高比轉(zhuǎn)速混流泵內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬與性能預(yù)測(cè).pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及日益苛刻的能源與環(huán)境要求，人們對(duì)泵這一應(yīng)用廣泛的通用機(jī)械的性能提出了越來(lái)越高的要求。對(duì)葉輪、導(dǎo)葉及渦殼等過(guò)流部件進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，可以改變內(nèi)部流場(chǎng)的速度和壓力分布，達(dá)到提高泵水力性能的目的。 本文首次將吸入室、葉輪、導(dǎo)葉體和出水彎管四個(gè)過(guò)流部件耦合起來(lái)作為一個(gè)整體，變換可調(diào)葉片的安放角，模擬不同流量工況下混流泵內(nèi)三維不可壓湍流場(chǎng),分析高比轉(zhuǎn)速混流泵的內(nèi)部流動(dòng)特性，揭示其內(nèi)部流動(dòng)的主要特征，并通過(guò)分析流場(chǎng)中

2、的沖擊、二次回流等流動(dòng)現(xiàn)象，研究其內(nèi)部流動(dòng)現(xiàn)象的物理本質(zhì)，為高比轉(zhuǎn)速混流泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能改進(jìn)提供理論依據(jù)。 本文的主要工作及研究成果包括： 1．簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外混流泵的研究現(xiàn)狀、高比轉(zhuǎn)速混流泵的特點(diǎn)以及江蘇大學(xué)流體中心研究開發(fā)的211-80模型泵；并對(duì)流場(chǎng)計(jì)算的控制方程及其離散求解方法、網(wǎng)格生成技術(shù)等進(jìn)行了探討。 2．應(yīng)用Pro/Engineer軟件對(duì)211-80模型泵整體進(jìn)行三維造型；應(yīng)用專業(yè)前處理軟件Gam

3、bit對(duì)該混流泵內(nèi)流整體計(jì)算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分；選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型，利用有限控制體積法對(duì)雷諾平均的Navier-Stokes方程進(jìn)行數(shù)值離散，采用SIMPLEC算法求解，對(duì)211-80混流泵模型內(nèi)部三維湍流場(chǎng)在不同葉片安放角和不同流量工況下進(jìn)行數(shù)值模擬。 3．分析了211-80高比轉(zhuǎn)速混流泵的內(nèi)部流動(dòng)特性，給出了直觀的泵內(nèi)流場(chǎng)整體靜壓分布、葉輪葉片靜壓分布，得出葉片工作面靜壓的最大、最小值隨流量的增大近似線性遞減這一結(jié)論；給出泵

4、內(nèi)流場(chǎng)整體速度矢量分布，直觀描述了葉片和導(dǎo)葉進(jìn)口處的流動(dòng)沖擊現(xiàn)象，計(jì)算得到葉輪葉片工作面的絕對(duì)速度分布等值線圖，速度分布和變化符合混流泵葉輪內(nèi)流動(dòng)的一般規(guī)律；捕捉到各葉片安放角下小流量工況時(shí)，導(dǎo)葉進(jìn)口處的二次回流現(xiàn)象，驗(yàn)證了通過(guò)調(diào)節(jié)葉片安放角可以有效地防止二次回流現(xiàn)象的發(fā)生；給出葉輪葉片湍動(dòng)能、湍流耗散率和湍流強(qiáng)度圖，直觀地反映出三者的最大值均出現(xiàn)在葉片進(jìn)口處的同一位置。 4．給出了211-80混流泵模型各葉片安放角下的最優(yōu)工況