文档介绍：上海大学
硕士学位论文
基于CFD分析的双吸式离心泵叶轮优化设计
姓名:刘文龙
申请学位级别:硕士
专业:流体力学
指导教师:郭加宏;陈红勋
20070501
摘要泵是一种应用相当广泛的机械,据统计,我国每年泵的耗电量大约占全国耗电量的%,耗油量也相当可观。在各类泵中,离心泵是个大类,其产品约占泵类产品的%以上,因而优化其设计方法,对于提高泵类产品的技术水平,节约能源具有重要的意义。本文的工作就是围绕这一主题开展的,具体的研究内容包括以下几个方面:分析了工程中常用的离心泵叶轮一元理论设计方法,以及在此基础上的优化设计方法,针对其在叶片绘型方面的不足,提出了改进的离心泵叶轮一元设计方法。根据数值求解不可压粘性流动的基本理论和方法,以及双吸式离心泵内部流动的特点,建立了泵内部流动的控制方程组,给出了相应的边界条件,确定了求解双吸式离心泵内部流场的数值方法。根据离心泵叶轮的一元设计方法,叶片进口边一般是按向吸入口适当延伸的原则进行设计,但如果延伸不当,会使水流在吸入口发生堵塞,导致泵达不到设计要求。本文运用治觯沂玖艘镀诒呦蛭肟谘由旃啵率顾在吸入口发生堵塞的现象,并提出了相应的改进方法。改进泵的实验测试结果证实其效率有所提高,表明该方法可用于指导离心泵叶轮的优化设计。应用改进的一元设计方法进行一双吸泵叶轮设计,采用治龈帽玫哪部流场,预测其性能,分析预测结果表明该泵已基本达到设计要求,实验测试也证实了这一结果,表明将该改进的一元设计方法与治鱿嘟岷希苡行У运用于双吸式离心泵叶轮设计。关键词:双吸式离心泵,一元设计,计算流体动力学,叶轮设计,优化设计上海大学硕士学位论文
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签名:枣:髋签名:墨:日期垫唬痕本论文使用授权说明原创性声明日期:垄璺C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明:所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人己发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留论文及送交论文复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容。上海大学硕士学位论文Ⅱ
第一章绪论双吸式离心泵概述国内外研究进展泵是一种将原动机的机械能转换为液体能量的机械,其应用相当广泛,可以说,凡是有液体输运的工程领域,都有泵在工作。据统计,我国每年泵的耗电量大约占全国总耗电量的%【”,耗油量也相当可观。因而优化泵的设计,提高泵在各类泵中,离心泵是个大类,其产品约占泵类产品的%以上,离心泵产品技术水平的提高对整个泵产品的技术水平提高有着至关重要的作用【俊双吸式离心泵虺扑属于离心泵的一种,其基本结构型式如图所示。主要由吸水室、双吸式叶轮和压水室等部分组成。其特点是结构简单,可不改动进出水管路,打开上泵盖即可吊出转子,因而检修十分方便;轴向力自行平衡,轴承的可靠性高;不存在平衡装置泄漏。因为这些优点,双吸式离心泵在水厂,电厂、钢厂、市政和建筑等部门获得非常广泛的应用‘。优化泵的设计,提高泵的性能,是人们一直以来的追求。自著名数学家列奥状匆镀没痉匠桃岳矗玫纳杓理论已逐步由一元理论发展到二元理论和三元理论。但是目前在工程上,离心泵的设计基本上还是以一元理论设计方法为主【俊R蛭K浅て谝岳匆恢蔽H嗣所应用,积累了丰富的设计经验,也总结出了许多有效的设计经验系数。一元流动理论把流体在叶轮流道中的流动,看作是流体微团沿着叶轮流道中心线的运动【浚苣淹耆ǚ从潮媚诟丛拥娜鞫T擞靡辉@砺凵杓品椒ń产品设计,要以原先成熟的水力模型技术资料作为技术基础,某些设计环节对设的设计水平,对于节约能源具有重要的意义。那德·欧拉图双吸式离心泵结构简图上海大学硕士学位论文
益的探索盼,,⒘艘员媚谒鹗D勘旰睦胄计者经验有很强的依赖性,一些好的产品往往要经过多次反复才可以得到。为了弥补一元理论设计方法的不足,提高设计水平,国内外很多学者和设计人员进行了离心泵的优化设计方法研究。围绕离心泵的优化设计,国内外泵行业科研和设计人员做了大量的工作。总的来看,主要集中在以下几个方面【浚夯谒俣认凳ǖ挠呕杓疲鹗Ъ捣优化设计和基于治龅挠呕杓啤速度系数法又称设计系数法,是晏岢龅摹】,它以已有的大量优秀水力模型为基础,⑶摺⑹据┥杓菩卤檬笔褂谩8菪碌挠判闼δP图笆备卤茸K傩校退俣认凳的关系,就是速度系数法的优化问题。陈次昌【曾用多元逐步回归分析法对离心泵叶轮主要几何尺寸进行了统计,推荐了一些计算公式。张俊达、薛国富【对掷胄谋煤突炝鞅玫挠判闼δP偷乃俣认凳辛送臣