軸流泵內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、軸流泵廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，提高軸流泵的研究和設(shè)計(jì)水平，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及節(jié)約能源將產(chǎn)生重要的影響。要提高軸流泵效率，擴(kuò)大其工況范圍及提高其可靠性，必須對(duì)泵內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行深入的研究。由于軸流泵內(nèi)部流動(dòng)的復(fù)雜性，目前對(duì)軸流泵的實(shí)驗(yàn)研究以及數(shù)值模擬對(duì)比分析較少，不能滿足高性能軸流泵設(shè)計(jì)的需要。因此，有必要通過(guò)對(duì)軸流泵內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究，掌握其內(nèi)部真實(shí)流動(dòng)規(guī)律，從而為該形式泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能改進(jìn)提供理論依據(jù)。 本文基于上述考

2、慮，對(duì)軸流泵葉輪和導(dǎo)葉水力設(shè)計(jì)、三維造型、內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量展開(kāi)了較廣泛的研究。本文的主要研究工作及取得的成果如下： 1、簡(jiǎn)要總結(jié)了國(guó)內(nèi)外軸流泵研究現(xiàn)狀并進(jìn)行綜合分析，闡述了軸流泵水力設(shè)計(jì)的基本理論，分別運(yùn)用升力法和流線法設(shè)計(jì)模型軸流泵葉輪和導(dǎo)葉； 2、通過(guò)三維造型軟件PRO/E完成了模型軸流泵的三維造型，應(yīng)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)前處理工具GAMBIT對(duì)其內(nèi)部流動(dòng)區(qū)域進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分； 3、在流場(chǎng)求解的過(guò)程

3、中，本文采用基于雷諾時(shí)均方程和k-ε雙方程的湍流模型，對(duì)N-S方程用有限體積法進(jìn)行離散，速度求解時(shí)采用二階中心差分，壓力與速度耦合求解采用SIMPLEC算法，分三種工況對(duì)軸流泵內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬；為能與實(shí)測(cè)結(jié)果相比較，通過(guò)劃分軸面及軸截面的方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)研究中各測(cè)點(diǎn)精確定位計(jì)算； 4、改進(jìn)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)，對(duì)有導(dǎo)葉和無(wú)導(dǎo)葉兩種情況下軸流泵外特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用五孔球形探針測(cè)量該模型泵葉輪及導(dǎo)葉進(jìn)出口各空間點(diǎn)的流體流動(dòng)參數(shù)，作出了