渦旋前伸式雙葉片污水泵研究及其葉輪流場的數(shù)值模擬.pdf

1、渦旋前伸式雙葉片污水泵是一種新型的污水泵，試驗(yàn)表明其具有運(yùn)行效率高(效率基本接近一般清水泵的效率)，振動小，噪音低，運(yùn)行平穩(wěn)性好，固體通過能力特別是纖維性固體的通過能力好等特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍和前景十分廣闊，幾乎可以用于輸送一般污水的所有場合。對其進(jìn)行研究，是一項(xiàng)十分有意義的工作。作為一種新型的污水泵，目前國內(nèi)尚沒有這方面的產(chǎn)品，其研究工作尚未起步，也不見有相關(guān)的論文發(fā)表，國外也只是在某些雜志上有一些介紹性的說明和報(bào)道，本論文是在一些初步設(shè)

2、計(jì)、試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析和總結(jié)，對其運(yùn)行性能和設(shè)計(jì)理論、方法以及內(nèi)部流場進(jìn)行研究，主要完成了以下內(nèi)容： 1.討論固液兩相間的相互作用力、固體相應(yīng)力以及兩相流動中的壓力情況，在此基礎(chǔ)上介紹了固液兩相流動湍流的基本方程。 2.在進(jìn)一步簡化基本方程的基礎(chǔ)上，討論了葉輪內(nèi)固液兩相流動，特別是纖維性固體在葉輪中流動中的分析，介紹了固體顆粒的存在對揚(yáng)程的影響，纖維物料在葉輪中的流動求解方法等。 3.對渦旋前伸式雙葉片污水泵的

3、水力設(shè)計(jì)理論和方法進(jìn)行了研究，給出了理論揚(yáng)程基本方程式，討論了雙葉片數(shù)和無限葉片數(shù)時(shí)理論揚(yáng)程的差別和葉片前伸對理論揚(yáng)程的影響等。針對渦旋前伸式雙葉片污水泵的特點(diǎn)，給出了其水力設(shè)計(jì)方法，詳細(xì)討論了葉輪各幾何參數(shù)和蝸殼的流道面積的選取原則。 4.具體地進(jìn)行了設(shè)計(jì)參數(shù)為流量Q=120m3/h、揚(yáng)程H=6m、轉(zhuǎn)速n=1450r/min、比轉(zhuǎn)速ns=251的污水泵的設(shè)計(jì)，給出了該泵葉輪設(shè)計(jì)的中間過程和模型圖。 5.總結(jié)了葉輪機(jī)械流

4、場計(jì)算的理論、方法和發(fā)展歷史。對葉輪機(jī)械流場計(jì)算的控制方程、網(wǎng)格劃分和控制方程的離散求解方法等進(jìn)行了討論。 6.結(jié)合CFD軟件FLUENT對所設(shè)計(jì)的葉輪進(jìn)行了流動模擬。在數(shù)值模擬的前處理工作中，采用GAMBIT為前處理工具進(jìn)行葉輪的三維造型，并形成流動區(qū)域，再利用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格方法對流動區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并指定邊界類型。在流場求解的過程中，計(jì)算模型采用標(biāo)準(zhǔn)的k-ε模型，針對控制方程的特點(diǎn)，速度求解時(shí)使用二階中心差分，壓力與速度耦合求