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深井离心泵导叶的数值模拟与优化设计年月獁一●·●■●■
摘要江苏大学硕士学位论文深井离心泵是抽取地下水的主要设备,在农田灌溉、给水排水工程等领域有着非常广泛的应用。随着全球淡水资源日益匮乏,我国局部干旱逐年加剧,地下水水位逐渐降低,广大用户对深井泵的需求越来越大,对深井泵性能的要求也越来越高。如何进一步提高深井离心泵的性能,降低能耗,已成为相关学者的研究有资料表明,导叶内的水力损失约占泵内水力损失的%~%。在深井离心泵的设计中,导叶的设计也不容忽视。本文结合国家“苹毕钅俊氨淞颗缛鞯能耗轻小型灌溉机组”中关于研发新型节能节材深井离心泵的要求,对深井离心泵的导叶进行研究,对导叶的内部流场分布及非定常流动进行分析。本文在分析国内外深井离心泵设计方法和试验研究的基础上,基于际酰通过数值模拟、内部流场分析、性能预测和试验研究等方法,对深井离心泵导叶的设计和优化做了一些研究,主要的研究工作及成果如下:蛞W芙崃斯谕馍罹胄谋玫难芯拷梗樯懿⒎治隽松罹胄谋弥谐用的导叶形式及其设计方法。对深井离心泵中的叶轮极大扬程设计法的研究思路做了较为详尽的阐述。缘家渡杓浦谐S玫降乃俣染乇3中远ɡ斫辛送频己脱橹ぁJ导扑憬果表明,在叶轮出口边斜切后,速度矩沿径向的变化规律是满足保持性定理的,但是沿轴向的变化规律发生了改变,速度矩沿斜切方向逐渐下降。此结论为探索出适合叶轮极大扬程设计法的导叶设计思路奠定了理论基础。攵圆捎眉ù笱锍躺杓品ǖ男滦蜕罹胄谋茫云涔丶氖的D馍柚梅法进行研究,分别在不同的网格数、不同的残差收敛精度、不同的湍流模型、不同的流场计算方法下进行了数值模拟;并对不同级数的深井离心泵模型的数值模拟结果进行了讨论;从而选择出了适合深井离心泵的数值模拟设置方法。并通过预测结果和试验结果的对比分析了两者之间存在误差的原因,证实了后续研究的可行性及准确性。谰菟俣染匮刂嵯虻谋浠媛煞⑸烁谋湔庖唤崧郏杓瞥隽私诒吲で的三维曲面反导叶,并按照速度矩保持性定理设计出了传统的圆柱形导叶,对两种导叶的内部流场进行了分析比较。为了量化导叶的压力转换性能,首次定义了重点。
关键词:深井离心泵导叶数值模拟优化设计非定常流动深井离心泵导叶的数值模拟与优化设计导叶效率的概念。对比结果表明,三维曲面反导叶的导叶效率较高,导叶设计符合泵体内部的流动规律。圆捎萌娣吹家兜纳罹胄谋媒辛搜募庸ぶ圃旌屯馓匦允验,结果表明,采用三维曲面反导叶的样机效率达到.%,超过了国家标准%的规定值。试验结果与数值计算结果的变化趋势基本吻合,证实了采用数值模拟来预测泵性能的可行性。谜皇匝榈姆椒ǎ粤鞯朗降家兜墓丶峁共问醒芯浚捎肹正交表,通过对龅家渡杓品桨傅氖导扑憬械募ú罘治觯玫搅肆鞯朗降叶的结构参数对泵性能影响的主次顺序,进而依据正交试验结果设计出了最优导叶水力模型,样机试验结果表明,装配该导叶的深井离心泵的泵效率高达.%,,得到了其流道不同位置的压力脉动结果,从而分析了深井离心泵内部的动静耦合过程。流道内各个监测点的压力脉动的主频均为叶频的一倍频左右,泵体振动频率较小,可靠性较高。Ⅱ
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