離心泵內(nèi)流場的數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf_第1頁
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文檔簡介

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節(jié)能降耗具有重要的現(xiàn)實意義。近年來,隨著計算流體動力學(xué)(CFD)的發(fā)展,使用數(shù)值方法研究離心泵內(nèi)部流動,以指導(dǎo)泵的設(shè)計已經(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,建立了低比轉(zhuǎn)速離心泵的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法,并對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)闡述了雷諾時均方程、標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、SIMPLE計算方法、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格技術(shù)、邊界條件以及建模方法,總結(jié)了國內(nèi)外低比轉(zhuǎn)速離心泵的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。
   (2)利用PRO/E對離心泵內(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)格對實體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分,設(shè)置計算區(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、對不同流量及轉(zhuǎn)速下的流場進(jìn)行了計算,對三維湍流場的進(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)計工況下不會發(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)計尚不盡完善。
   (2)在設(shè)計轉(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,且其上升趨勢隨轉(zhuǎn)速的增加更為明顯。
   (4)IS80-50-315型離心泵的

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