離心泵內(nèi)流場的數(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