文档介绍：典型流体机械的数字化开发技术研究
指导老师:周俊杰
学生:杜传辉
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内容
离心泵的概述
1
建模及数值模拟方案
2
离心泵的特性曲线预测
3
总结与展望
4
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离心泵是一种应用及其广泛的通用机械,第一台离心泵是公元前5世纪葡萄牙人在圣多明格铜矿中所用的排水离心泵。随着离心泵的设计理论进一步发展完善和设计技术手段的上的不断提高,离心泵的功率从几瓦到数十万千瓦,转速高达每分钟数万转,单级扬程可达数千米,流量可达每秒数千立方米。泵是将原动机的机械能或其它能源的能量传递给泵所输送的液体,使液体的能量(压能,位能和动能)增加的机械。
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现有离心泵的结构类型:
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离心泵的研究主要围绕如何设计合理的结构和选择适当的材料以及如何提高水力性能这三个方面。离心泵水力设计的主要任务就是根据给定的设计参数(流量、扬程、转速、汽蚀余量和效率等),经过多种方案的优化选择,使所设计的叶轮和泵体具有最小的水力损失和必要的汽蚀性能,并使泵的外特性符合预先给定的要求。
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CFD能够计算分析在各种杂几何形状的空间内外发生的下列工程问题:(1)流体流动;(2)高温传热:(3)气一固、液一固、气一液、液一液等多相流;(4)非牛顿流体流动;(5)多孔介质流;(6)化工反应流;(7)煤粉燃烧,气态燃料燃烧,油雾燃烧,多种燃料混合及多氧化流燃烧;(8)爆炸、爆燃和着火;(9)搅拌反应;(10)环保
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现代离心泵设计概念
现代离心泵的设计具有更高的要求和更广泛的含义,应考虑以下内容:
(1)设计预测的泵流量—扬程曲线应与将来实测曲线相一致
(2)在所给定的运行条件下,泵应具有良好的水力性能
(3)在一定的工作范围内,泵应具有效率高、运行范围广和良好的汽蚀性能
(4)低比速泵应具有优良的功率特性,使原动机上致于因过载而损坏
(5)泵在工作时应具有振动小,噪声低,可靠性高等优点
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(6)泵的结构和材料应能适合所抽送的介质的性质
(7)应能用最经济的工艺措施制造出所设计的泵
(8)泵应具有符合人们审美要求的外观质量
(9)泵的结构要符合流体运动规律,并保证人们操作安全、方便
(10)设计计算过程全盘计算机化
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随着数值模拟技术和计算机技术的快速发展,大型CFD软件在计算旋转机械流场方面专业性上断增强,越来越多的学者开始使用这类软件计算离心泵内部流动。本文采用现代设计理论,利用大型CAD软件CAT工A以及商用CFD软件FLUENT,以宇琦泵业有限公司所提供的型号为ZA40-250的离心泵为研究模型,对其进行整机流场数值模拟计算,观察其内部流动特性,预测其工作性能,并对其进行试验曲线与计算性能曲线的对比研究,为进一步的优化和改进提出方向和可行性。
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离心泵模型参数
以单级单吸IS50-32-125型离心泵为范例进行数值模拟。该模型叶片数为6片。其他详细设计参数参见表3-1 。