離心泵作透平的理論分析數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、液體壓力能是一種無(wú)污染、可再生能源。隨著能源需求的不斷上升和節(jié)能意識(shí)的不斷增強(qiáng)，開發(fā)利用小功率液體壓力能將對(duì)建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會(huì)將起到重要作用。泵作透平開發(fā)利用小功率液體壓力能與其他類型的小功率液體壓力能開發(fā)利用技術(shù)相比具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、壽命長(zhǎng)、易維修等優(yōu)勢(shì)。目前在工業(yè)流程、小水電等節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域均有應(yīng)用。對(duì)泵作透平進(jìn)行研究具有明顯的社會(huì)和學(xué)術(shù)價(jià)值，本文以泵作透平為研究對(duì)象，應(yīng)用理論分析、數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)離

2、心泵作透平的選型、內(nèi)部流動(dòng)、高效設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法以及非定常壓力脈動(dòng)等方面進(jìn)行了研究。本文的主要工作和創(chuàng)造性成果有:
　　 1.系統(tǒng)地總結(jié)了國(guó)內(nèi)外泵作透平的研究現(xiàn)狀并對(duì)泵作透平的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望?？偨Y(jié)了泵作透平的基礎(chǔ)理論，分析了泵作透平的外特性特點(diǎn)，明確了泵作透平外特性曲線的變化與葉輪幾何參數(shù)之間的關(guān)系。
　　 2.研制了泵作透平驅(qū)動(dòng)泵和泵作透平驅(qū)動(dòng)測(cè)功機(jī)兩種形式的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。分別對(duì)兩種形式的實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)調(diào)試，分析了自

3、主研制實(shí)驗(yàn)臺(tái)和以往實(shí)驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)。編制了泵作透平實(shí)驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件，成功實(shí)現(xiàn)了泵作透平外特性的自動(dòng)測(cè)量。
　　 3.研究了較為準(zhǔn)確的泵作透平外特性數(shù)值預(yù)測(cè)方法。對(duì)數(shù)值計(jì)算過(guò)程中三維造型的簡(jiǎn)化、網(wǎng)格類型和湍流模型的選擇等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究。數(shù)值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:采用全流場(chǎng)、結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)泵作透平的外特性。
　　 4.對(duì)低、中、高三個(gè)不同比轉(zhuǎn)數(shù)的泵和泵作透平進(jìn)行了數(shù)值與實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)離心泵正反

4、工況的外特性和內(nèi)部流場(chǎng)的區(qū)別與聯(lián)系進(jìn)行了分析;研究了泵和泵作透平高效點(diǎn)之間的流量、揚(yáng)程換算系數(shù)，提出了一種較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)泵作透平高效點(diǎn)的半經(jīng)驗(yàn)公式，可為泵作透平的選型提供參考;分析了泵作透平內(nèi)部水力損失分布規(guī)律，為泵作透平的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)指明了方向。
　　 5.首次對(duì)離心泵作透平葉輪高效設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。分別研究了葉輪主要幾何參數(shù)如:葉片包角、葉片數(shù)、葉片進(jìn)口寬度、葉片進(jìn)口安放角、葉片厚度、分流葉片、葉輪直

5、徑、葉片彎曲形狀等對(duì)泵作透平內(nèi)部水力損失分布、內(nèi)部流動(dòng)和外特性的影響，豐富和完善了泵作透平的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法。首次提出對(duì)于只在透平工況運(yùn)行的泵作透平，采用具有體積小、效率高等特點(diǎn)的透平專用前彎型葉片葉輪。
　　 6.首次對(duì)泵作透平高效蝸殼的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。分別對(duì)蝸殼主要幾何參數(shù)如斷面形狀、喉部面積、環(huán)形部分變化規(guī)律和基圓直徑等對(duì)泵作透平內(nèi)部水力損失分布和外特性的影響進(jìn)行了研究，掌握了蝸殼主要幾何參數(shù)對(duì)泵作透平內(nèi)部水力損失分布和