新型軸向力平衡裝置間隙內(nèi)部流場的CFD數(shù)值計算.pdf

1、在泵的應(yīng)用過程中，軸向力的大小是影響泵運行穩(wěn)定性和使用壽命的重要因素之一。從大量的文獻資料中不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的軸向力平衡裝置的應(yīng)用范圍和平衡能力都受到一定程度的限制，而且軸向力計算公式方面的研究也一直是泵設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)。本文跟蹤水泵行業(yè)這一難點和熱點問題，提出了一種新型軸向力平衡裝置，并對新型軸向力平衡裝置平衡離心泵軸向力進行理論研究，應(yīng)用Fluent軟件對新型軸向力平衡裝置軸向間隙的內(nèi)部流場進行數(shù)值計算，分析軸向間隙內(nèi)部流場的壓力分布

2、規(guī)律，為軸向力的計算提供理論依據(jù)。 本文的研究內(nèi)容包括：通過闡述研究離心泵軸向力的重要意義，分析了傳統(tǒng)的軸向力平衡方法，跟蹤軸向力研究的最新進展，提出了一種新型的軸向力平衡裝置。 首先，介紹了新型軸向先平衡裝置的工作原理，分析了新型軸向力平衡裝置間隙的內(nèi)部流動，假設(shè)間隙內(nèi)部流動為層流流動，建立了徑向間隙和軸向間隙內(nèi)部流動的數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用粘性不可壓縮流體的納維—斯托克斯方程、連續(xù)性方程以及水泵的基本方程式，推導(dǎo)出平衡裝置

3、間隙內(nèi)部的理論壓力分布及泄漏量的數(shù)學(xué)表達式，為軸向力的計算提供理論依據(jù)。 其次，用GAMBIT軟件建立了新型軸向力平衡裝置軸向間隙的計算模型；并應(yīng)用Fluent軟件對不同網(wǎng)格數(shù)模型進行計算，得到各自的壓力分布云圖和截面上的徑向速度矢量分布圖，分析網(wǎng)格數(shù)對數(shù)值計算的影響；對軸向間隙內(nèi)部流動的壓力和速度分布圖進行分析，得出大約在85mm≤r≤102mm區(qū)域內(nèi)，存在較大的漩渦，使得軸向間隙外的高壓液體不易向內(nèi)流，從而使軸向力平衡裝置的

4、泄漏量很少；對軸向間隙內(nèi)部流場沿徑向的壓力分布數(shù)據(jù)進行分析，采用數(shù)據(jù)擬合方法得到曲線方程，繪出軸向間隙內(nèi)部流場的壓力沿徑向的分布曲線圖。 再其次，分析比較兩種方法計算得到的壓力分布曲線，從曲線中可以看出兩者比較接近，且拋物線比較平坦，并提出用線性分布替代理論壓力分布曲線，可滿足工程應(yīng)用。 最后，針對工程實例，用理論壓力分布曲線和理想直線分別計算了剩余軸向力，分別為122.5N和157.8N，且平衡軸向力能力都達到99％左