離心泵內(nèi)流場(chǎng)的數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、離心泵在眾多工業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮著重要的作用。但是，傳統(tǒng)的離心泵效率不高，成為相應(yīng)行業(yè)中的耗電大戶，因此提高離心泵效率對(duì)節(jié)能降耗具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。近年來，隨著計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)的發(fā)展，使用數(shù)值方法研究離心泵內(nèi)部流動(dòng)，以指導(dǎo)泵的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為重要的研究方向。本文采用CFD軟件FLUENT研究了離心泵內(nèi)部流動(dòng)，建立了低比轉(zhuǎn)速離心泵的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并對(duì)IS80-50-315型離心泵進(jìn)行了優(yōu)化，研究結(jié)果為離心泵的設(shè)計(jì)和制造

2、提供借鑒。
　　 本文的主要研究工作如下：
　　 (1)闡述了雷諾時(shí)均方程、標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、SIMPLE計(jì)算方法、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格技術(shù)、邊界條件以及建模方法，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外低比轉(zhuǎn)速離心泵的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。
　　 (2)利用PRO/E對(duì)離心泵內(nèi)葉輪和蝸殼分別進(jìn)行造型，然后將整體造型結(jié)果導(dǎo)入到GAMBIT中用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，設(shè)置計(jì)算區(qū)域和邊界。生成平滑的離心泵幾何模型和良好的有限元網(wǎng)格模型。
　　

3、 (3)應(yīng)用FLUENT、對(duì)不同流量及轉(zhuǎn)速下的流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算，對(duì)三維湍流場(chǎng)的進(jìn)行了數(shù)字模擬，得到了壓力分布圖、速度矢量分布圖等，為離心泵結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了相關(guān)數(shù)據(jù)。
　　 (4)研究并建立了低比轉(zhuǎn)速離心泵的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以提高離心泵的效率和減少汽蝕余量為目標(biāo)函數(shù)對(duì)IS80-50-315型離心泵進(jìn)行了優(yōu)化。
　　 研究結(jié)果表明：
　　 (1)該離心泵在設(shè)計(jì)工況下不會(huì)發(fā)生汽蝕，隔舌附近出現(xiàn)回流、漩渦等現(xiàn)象，表明該

4、泵的抗汽蝕性能較好但設(shè)計(jì)尚不盡完善。
　　 (2)在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速小流量工況下，離心泵內(nèi)部的回流、漩渦和沖擊現(xiàn)象較為嚴(yán)重，造成泵的效率降低，操作性能變差，并對(duì)泵體產(chǎn)生損害；大流量工況下該泵具有較好的操作性能。
　　 (3)在所研究的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，泵的揚(yáng)程隨流量上升而下降，隨轉(zhuǎn)速增加而增加；效率隨流量增大而先上升后下降；軸功率隨流量上升而增大，且其上升趨勢(shì)隨轉(zhuǎn)速的增加更為明顯。
　　 (4)IS80-50-315型離心泵的