文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
新型轴向力平衡装置间隙内部流场的CFD数值计算
姓名:孙章虎
申请学位级别:硕士
专业:流体机械及工程
指导教师:刘在伦
20060425
摘要在泵的应用过程中,轴向力的大小是影响泵运行稳定性和使用寿命的重要因平衡装置,并对新型轴向力平衡装置平衡离心泵轴向力进行理论研究,应用部流动的数学模型,并应用粘性不可压缩流体的纳维一斯托克斯方程、连续性方应用软件对不同网格数模型进行计算,得到各自的压力分布云图和截面关键词:新型轴向力平衡装置;内部流场;理论分析;数值计算素之一。从大量的文献资料中不难发现,现有的轴向力平衡装置的应用范围和平衡能力都受到一定程度的限制,而且轴向力计算公式方面的研究也一直是泵设计中的薄弱环节。本文跟踪水泵行业这一难点和热点问题,提出了一种新型轴向力软件对新型轴向力平衡装置轴向间隙的内部流场进行数值计算,分析轴向问隙内部流场的压力分布规律,为轴向力的计算提供理论依据。本文的研究内容包括:通过阐述研究离心泵轴向力的重要意义,分析了传统的轴向力平衡方法,跟踪轴向力研究的最新进展,提出了一种新型的轴向力平衡装置。首先,介绍了新型轴向力平衡装置的工作原理,分析了新型轴向力平衡装置间隙的内部流动,假设间隙内部流动为层流流动,建立了径向间隙和轴向间隙内程以及水泵的基本方程式,推导出平衡装置间隙内部的理论压力分布及泄漏量的数学表达式,为轴向力的计算提供理论依据。§其次,用软件建立了新型轴向力平衡装置轴向间隙的计算模型;并上的径向速度矢量分布图,分析网格数对数值计算的影响;对轴向间隙内部流动的压力和速度分布图进行分析,得出大约在≤,≤蚰冢嬖诮洗的漩涡,使得轴向间隙外的高压液体不易向内流,从而使轴向力平衡装置的泄漏量很少;对轴向间隙内部流场沿径向的压力分布数据进行分析,采用数据拟合方法得到曲线方程,绘出轴向间隙内部流场的压力沿径向的分布曲线图。再其次,分析比较两种方法计算得到的压力分布睦线,从曲线中可以看出两者比较接近,且抛物线比较平坦,并提出用线性分布替代理论压力分布曲线,可满足工程应用。最后,针对工程实例,用理论压力分布曲线和理想直线分别计算了剩余轴向力,分别为艉移胶庵嵯蛄δ芰Χ即锏プ笥遥晃A烁芩得问题,并与开平衡孔方法平衡轴向力相比较,可以看出新型轴向力平衡装置轴向力平衡能力很强,更能满足工程实际。硕士学位论文
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插图索引平衡盘平衡轴向力工作原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图平衡鼓平衡轴向力工作原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯阀门活塞式平衡盘工作原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯浮动叶轮平衡轴向力工作原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯新型深井潜水泵轴向力平衡装置工作原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯新型轴向力平衡装置结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图平行板间隙层流⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯轴对称考虑转速的平行端面径向缝隙流动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯倾斜平面缝隙流动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯轴向间隙内流体微团的径向受力图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯叶轮前后盖板上的压力分布图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯非结构网格中控制体积捌湎嗔诳刂铺寤鼸⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯新型轴向力平衡装置的轴向流道模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯计算模型网格划分图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图质量流量平衡⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯出口总压⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图残差历史⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图流场静压分布图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图中间轴面的径向速度矢量分布图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图鞒【惭狗植纪肌图屑渲崦娴木断蛩俣仁噶糠植纪肌新型轴向力平衡装置间隙内部流场的导扑
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