文档介绍：硕士学位论文
题目离心泵的数值模拟及性能分析
研究生刘涵
专业机械电子工程
指导教师潘华辰教授
完成日期 2013 年 3 月
杭州电子科技大学硕士学位论文
离心泵的数值模拟及性能分析
研究生: 刘涵
指导教师: 潘华辰教授
2013 年 3 月
Dissertation Submitted to Hangzhou Dianzi University
for the Degree of Master
Numerical Simulation and Performance
Analysis on Centrifugal Pumps
Candidate: Liu Han
Supervisor: Prof. Pan Huachen
March,2013
杭州电子科技大学
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杭州电子科技大学硕士学位论文
摘要
离心泵作为一种通用的流体机械,在工业生产和日常生活中被广泛的应用。离心泵效率
的提高会减少社会对能源需求的压力。本文通过利用 CFD 对离心泵进行数值模拟,预测离
心泵性能、考察离其内部流场,并提出了一种离心泵叶轮的切削方法,在满足使用需要的同
时,降低离心泵的扬程,扩大离心泵的使用范围,提高离心泵的效率,从而达到节约能源的
目的。具体工作从以下几方面展开:
论述了课题的意义及研究背景,介绍了离心泵的种类结构以及离心泵的应用,列举了目
前常用离心泵研究方法及优化方法,同时概括了本文主要的研究内容。
介绍了网格的一些基本概念,网格生成软件 Gridgen 和 PLOT3D 格式文件。重点阐述了
离心泵全流道六面体结构网格的生成方法。针对离心泵的不同部件,综合运用 Gridgen 与
Fortran 相结合的办法,完成了离心泵包括叶轮、蜗壳以及前后盖板以外的密封部分六的面
体结构网格划分。
介绍了 CFD 过程,包括前处理,求解和后处理。叙述了目前常用的湍流计算模型。本
文提出选取 SST 湍流模型,结合 k 模型和 k 模型的优点来对离心泵进行数值模拟,并
比对了模拟结果。接着介绍了 FLUENT 和 Ansys CFX 在离心泵模拟中的应用。最后对不同的
水模进行了横向对比。
对现有典型离心泵进行内流分析,考察了离心泵的速度场和压力场的分布情况。然后对
不同条件下对离心泵进行数值模拟并分析结果,包括考虑到泄漏回流条件和不同入口条件下
对离心泵数值模拟结果的影响。
阐述了现阶段叶轮切割的一般方法,提出了一种只切削叶片,不切削前后盖板的切削方
法,可以降低离心泵扬程。在满足用户需要的同时,提高离心泵的效率。利用 CFD 方法分
析不同切削量下,离心泵的性能和内流场的分布情况,对改善离心泵性能具有很大的现实意
义。
最后对本文所做的工作进行了总结,指出本文的创新点和不足之处,同时对这些不足之
处的解决方法进行了思考。
关键词:离心泵,CFD,SST 湍流模型,叶轮切割
I
杭州电子科技大学硕士学位论文
Abstract
As a kind of general fluid machinery, centrifugal pump is widely used in daily life and
industrial product