基于CFD的旋噴泵性能研究.pdf

1、旋噴泵(又稱“皮托泵”)是一種基于皮托管效應(yīng)研制的低流量、高揚(yáng)程泵。它的比轉(zhuǎn)數(shù)ns極低,一般在5~30之間。該泵在石油化工和石油煉制、炭黑制造、電站等領(lǐng)域的應(yīng)用較廣。葉輪是旋噴泵三大主要過流部件之一,其內(nèi)部構(gòu)成比普通離心泵、旋流泵復(fù)雜,容易導(dǎo)致在相同工況流量下葉輪的更高失效概率。因此,葉輪的內(nèi)部流動(dòng)情況與結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力分布對(duì)整個(gè)旋噴泵的安全運(yùn)作有著至關(guān)重要的影響。為了使旋噴泵安全、可靠地運(yùn)作,基于CFD和FSI理論,對(duì)主要過流部件做了全流道

2、數(shù)值模擬,重點(diǎn)研究了旋噴泵在運(yùn)作時(shí)的葉輪流道內(nèi)部靜壓分布、葉輪結(jié)構(gòu)的應(yīng)力與變形分布情況,這能有效改善旋噴泵的可靠性、優(yōu)化葉輪在不同工況下性能以及減少生產(chǎn)試驗(yàn)樣機(jī)的成本。
　　本文通過對(duì)旋噴泵三大過流部件流道流場(chǎng)的數(shù)值模擬仿真以及對(duì)葉輪的結(jié)構(gòu)靜力分析,研究了葉輪內(nèi)部流場(chǎng)與葉輪結(jié)構(gòu)的相互影響,探索了葉輪結(jié)構(gòu)在離心力慣性載荷和流體壓強(qiáng)載荷作用下的結(jié)構(gòu)特性。本論文主要內(nèi)容如下:
　　(1)基于SolidWorks對(duì)旋噴泵三大主要過流

3、部件的流道以及葉輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模;基于GAMBIT和ANSYS Workbench的MESH模塊,分別對(duì)三大主要過流部件流道三維結(jié)構(gòu)模型以及葉輪三維結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
　　(2)采用ANSYS Workbench平臺(tái)的FLUENT模塊,基于標(biāo)準(zhǔn)k-e湍流方程對(duì)旋噴泵主要過流部件流體在不同工況下進(jìn)行了三維定常湍流數(shù)值模擬,得到了流道流體速度、靜壓分布,研究了不同流量對(duì)旋噴泵主要過流部件流場(chǎng)的影響,為葉輪結(jié)構(gòu)特性研究提供了理論依