射流式自吸噴灌泵數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、本課題屬國(guó)家高新技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目“變量噴灑低能耗輕小型噴灌機(jī)組”(項(xiàng)目編號(hào):2006AA100211)課題研究?jī)?nèi)容之一。
　　 本文闡述了射流式自吸噴灌泵的結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計(jì)方法,應(yīng)用CFD技術(shù)對(duì)射流式自吸噴灌泵進(jìn)行了性能預(yù)測(cè);分析了射流式自吸噴灌泵在自吸過程中氣液兩相的流動(dòng)規(guī)律;采用正交試驗(yàn)方法,對(duì)射流式自吸噴灌泵葉輪及噴嘴進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),探討了葉輪及噴嘴幾何參數(shù)對(duì)射流式自吸噴灌泵性能的影響。主要工作及結(jié)論如

2、下:
　　 1、闡述了傳統(tǒng)自吸噴灌泵與射流式自吸噴灌泵的結(jié)構(gòu)形式及工作原理。應(yīng)用FLUENT軟件對(duì)50SZB35-4.0Q型射流式自吸噴灌泵內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行分析,預(yù)測(cè)了射流式自吸噴灌泵的外特性,數(shù)值模擬得到射流式自吸噴灌泵在設(shè)計(jì)點(diǎn)的揚(yáng)程為36.58m,效率為55.56%,功率為2.75kW。全流場(chǎng)計(jì)算得到的圓盤摩擦損失為總功率的2.67%～4.38%,且圓盤摩擦損失隨流量的增大而減小。
　　 2、對(duì)50SZB35-4.0Q型

3、射流式自吸噴灌泵的自吸過程進(jìn)行了定常計(jì)算,得到泵內(nèi)部氣液兩相流場(chǎng)的壓力、速度及氣相分布;對(duì)射流式自吸噴灌泵的自吸過程進(jìn)行了非定常計(jì)算,得到不同時(shí)刻泵內(nèi)部流場(chǎng)的壓力、速度及氣相分布。通過分析射流式自吸噴灌泵自吸過程中的流場(chǎng)及其變化規(guī)律,為射流式自吸泵的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。
　　 3、對(duì)50SZB35-4.0Q型射流式自吸噴灌泵的葉輪幾何參數(shù)(葉片數(shù)Z、葉片包角θ及葉片出口角β2)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),數(shù)值模擬結(jié)果表明:通過優(yōu)化,射流式自吸

4、噴灌泵效率由55.6%提高到59.05%,泵效率提高了3.45個(gè)百分點(diǎn)(揚(yáng)程基本不變)。正交試驗(yàn)結(jié)果表明,在額定點(diǎn)及最高效率點(diǎn),三種因素對(duì)泵揚(yáng)程及效率影響的主次順序?yàn)閆>θ>β2。
　　 4、選擇噴管總長(zhǎng)L1、噴管角度θ、噴嘴出口長(zhǎng)度L2及噴嘴出口直徑D,4個(gè)因素,對(duì)50SZB35-4.0Q型射流式自吸噴灌泵的噴嘴進(jìn)行了正交試驗(yàn),數(shù)值模擬結(jié)果表明:對(duì)泵氣相及液相流率影響的主次順序?yàn)镈>L2>L1>θ;對(duì)泵進(jìn)口速度影響的主次順序?yàn)?/p>

5、Lz>θ>D>L1;對(duì)泵進(jìn)口氣相體積分布影響的主次順序?yàn)棣?L1>D>L2:對(duì)泵內(nèi)氣相體積分布影響的主次順序?yàn)镈>θ>L1>L2。
　　 5、試驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)50SZB35-4.00型射流式自吸噴灌泵,在額定工況點(diǎn),數(shù)值模擬得到的揚(yáng)程比試驗(yàn)值高6.7%,效率比試驗(yàn)值高2.4%。數(shù)值模擬預(yù)測(cè)的揚(yáng)程、效率曲線與試驗(yàn)的性能曲線變化趨勢(shì)基本一致。50SZB35-4.0Q型射流式自吸噴灌泵采用創(chuàng)新導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)形式,同時(shí)泵體的制造采用鋁合金壓