離心泵流動特征的數(shù)值分析.pdf

1、近幾年來，隨著計算機硬件水平的不斷提高，國際上CFD技術在流體機械的優(yōu)化設計中得到了廣泛的應用，在國內(nèi)卻還處于初級階段，如何將CFD技術更有效地應用到產(chǎn)品分析和設計中去，還有待于進一步的分析研究。在前人工作的基礎上，本文對CFD技術在離心泵的性能預測、能量損失和流場結構的分析等方面的應用進行了一些有益的嘗試和探索，以數(shù)值模擬的方式詳細地揭示了不同工況下離心泵的流動特征。 本文首先對一些CFD基本理論進行了簡要介紹，推導了旋轉(zhuǎn)坐標

2、系下用于離心泵內(nèi)部流場計算的控制方程。其次在確定數(shù)值模擬方案時，對計算域的組成結構、網(wǎng)格的劃分方案提出了自己的觀點，即計算域應該由葉輪通道、蝸室、前腔、后腔和密封環(huán)間隙組成，而不是僅僅包含葉輪通道和蝸室；對計算域進行網(wǎng)格劃分時，對于前后腔和密封環(huán)間隙采用結構化網(wǎng)格，蝸室以及葉輪通道采用非結構化網(wǎng)格；分別通過對不同的網(wǎng)格數(shù)量和湍流模型的計算結果與試驗結果進行比較，確定了適合于所采用的離心泵模型的網(wǎng)格數(shù)量和湍流模型；本文同時對葉片與蝸舌不同

3、相對位置時的流場進行了數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)葉片與蝸舌相對位置的不同對計算結果也有一定的影響，并對計算結果與相對位置之間的關系進行了總結分析。在數(shù)值模擬方案確定了之后，通過對兩種不同計算域的計算結果與試驗值進行對比，證明本文關于計算域的組成結構的觀點是正確的，并且在0～1.35Q<,opt>流量范圍內(nèi)，揚程、軸功率和效率等性能參數(shù)的預測曲線與試驗曲線吻合情況良好。由于計算域已經(jīng)比較完整，對離心泵中存在的圓盤摩擦損失、容積損失和水力損失也能夠應用

4、數(shù)值模擬的方法做出全面的預測。通過對傳統(tǒng)的能量損失計算公式中存在的不足之處進行修正，對各過流部件中的能量損失進行了預測，表明葉輪和蝸殼中的水力損失是能量損失的主要方式，并揭示了各種能量損失隨流量的變化規(guī)律。受蝸殼變截面面積的影響，各個葉輪通道中的流量和能量損失情況也不一樣，其中在即將掠過蝸舌的幾個葉輪通道中的水力損失最大，并且從最靠近蝸舌的葉輪通道中流出的液體是產(chǎn)生圓盤摩擦損失和泄漏損失的主體。通過數(shù)值模擬捕捉到了離心泵不同部位中存在的