基于內(nèi)流場分析的離心泵葉輪設(shè)計開發(fā)與優(yōu)化.pdf

1、離心泵在工農(nóng)業(yè)各個部門中廣泛運用，在國民經(jīng)濟建設(shè)部門中都是必不可少的動力設(shè)備，其每年的耗電量占整個工業(yè)設(shè)備總消耗的25％以上。但離心泵在國內(nèi)的節(jié)能效果比國外低了10％～20％，因此在該領(lǐng)域增強現(xiàn)有的技術(shù)手段和改善技術(shù)方法對國民經(jīng)濟發(fā)展具有重要的意義。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，CFD技術(shù)也逐漸進入流體設(shè)計行業(yè)，該技術(shù)在各大企業(yè)得到逐步推廣，運用CFD對離心泵進行設(shè)計改造將成為主流技術(shù)。本文將運用CFD技術(shù)中的FLUENT軟件對離心泵的內(nèi)流

2、場進行模擬分析，以離心泵的三個結(jié)構(gòu)參數(shù)為變量，進行性能對比，分析得出設(shè)計改造方案。
　　本文詳細介紹了CFD中的湍流模型和控制方程，以及各邊界條件的設(shè)置要領(lǐng)。本文選用單級單吸IS50-32-160型清水離心泵作為研究對象，運用大型三維建模軟件SolidWorks對離心泵的葉輪和蝸殼的內(nèi)流場進行模型建立，并對葉輪直徑、葉輪出口寬度和葉片出口安裝角進行了參數(shù)系列化，方便分析對比。接著在三個結(jié)構(gòu)參數(shù)大小有序調(diào)整的基礎(chǔ)上，運用計算流體力學(xué)

3、軟件FLUENT對該離心泵，在同一工況下，分別進行計算。
　　經(jīng)過數(shù)值模擬計算，可以從軟件的后處理中得出離心泵大量的內(nèi)流場動靜力學(xué)信息，包括各部件和區(qū)域的壓力云圖及速度矢量圖等。通過對不同的葉輪直徑、葉輪出口寬度和葉片出口安裝角的整機、葉輪、蝸殼、葉片和隔舌的分析，可得出:各個流場內(nèi)的壓力和速度分布與理論分析保持一致性，并在此過程中直觀地觀察到一些不良流動現(xiàn)象，如壓力升降梯度大、高負壓、旋渦和回流等，從側(cè)面反映了計算結(jié)果的可靠性和

4、此方法的可行性。通過FLUENT后處理可計算出各個物理量，并計算出并揚程、效率等離心泵性能參數(shù)，繪制曲線，在曲線中直觀了解各個結(jié)構(gòu)參數(shù)與揚程、效率等性能參數(shù)的關(guān)系，并將其與數(shù)學(xué)計算結(jié)果進行對比，得出結(jié)論為:仿真模擬計算結(jié)果與數(shù)學(xué)計算趨勢基本一致，其中存在的偏差在誤差范圍內(nèi)。此方法可軟件模擬實現(xiàn)設(shè)計改造，為節(jié)能提供數(shù)據(jù)方案。
　　本文采用計算機輔助方法對離心泵內(nèi)流場進行分析，避免實驗條件的約束，可以更直觀地觀察內(nèi)部情況和得到更為充分