基于CFD的中高比轉(zhuǎn)速離心泵葉輪設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、中高比轉(zhuǎn)速離心泵的葉輪設(shè)計(jì)多采用一元理論，且少有研究，本文采用二元有勢(shì)流動(dòng)理論設(shè)計(jì)中高比轉(zhuǎn)速離心泵葉輪，并與傳統(tǒng)的采用一元理論設(shè)計(jì)的葉輪進(jìn)行對(duì)比，分析其內(nèi)部流動(dòng)及外特性。本文采用CFD計(jì)算軟件Fluent6.3，對(duì)基于兩種設(shè)計(jì)方法的葉輪的流體計(jì)算域模型進(jìn)行全流場(chǎng)三維湍流數(shù)值模擬，旨在研究葉輪二元理論(ωu=0)的設(shè)計(jì)，對(duì)比葉輪內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)以及對(duì)其性能的影響規(guī)律，本課題的主要研究?jī)?nèi)容和所做的主要工作如下：
　　 1、根據(jù)離心泵的基

2、本設(shè)計(jì)參數(shù)，首先基于傳統(tǒng)的離心泵一元設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)了1號(hào)葉輪；然后基于ωu=0的二元設(shè)計(jì)理論，選取了六種速度矩分布規(guī)律，完成了2號(hào)～7號(hào)葉輪的水力設(shè)計(jì)。
　　 2、對(duì)設(shè)計(jì)得到的七個(gè)葉輪方案進(jìn)行精確的全流道三維實(shí)體造型和網(wǎng)格劃分，為全流道內(nèi)部流動(dòng)CFD數(shù)值模擬計(jì)算及其性能預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性奠定可靠的基礎(chǔ)。
　　 3、CFD數(shù)值模擬采用雷諾時(shí)均Navier-Stockes方程和標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型，利用SIMPLEC算法，對(duì)采用兩種

3、設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)的七個(gè)葉輪的離心泵進(jìn)行了全流場(chǎng)數(shù)值模擬，進(jìn)一步處理1號(hào)～4號(hào)模型的計(jì)算數(shù)據(jù)，得到葉片沿軸面流線的軸面速度和速度矩分布，將不同葉輪設(shè)計(jì)理論假設(shè)的速度分布與真實(shí)流場(chǎng)的速度分布進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　 4、分別對(duì)采用一元理論和二元理論設(shè)計(jì)的葉輪的離心泵，在0.4Q、0.6Q、0.8Q、1.0Q、1.2Q等不同流量運(yùn)行工況進(jìn)行了數(shù)值模擬對(duì)比，得到了1號(hào)～4號(hào)模型方案內(nèi)部流場(chǎng)的壓力分布和速度分布，比較了兩種方案的外特性數(shù)值模擬結(jié)

4、果。
　　 本課題的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 1、采用二元理論設(shè)計(jì)了中高比轉(zhuǎn)速離心泵葉輪，對(duì)比分析了兩種設(shè)計(jì)理論的假設(shè)與真實(shí)流動(dòng)規(guī)律的差異。
　　 2、設(shè)計(jì)出了一個(gè)較為接近二元有勢(shì)流動(dòng)規(guī)律的葉輪，對(duì)比分析了葉輪內(nèi)部流體進(jìn)出口速度矩值與葉輪能量頭和效率的關(guān)系。
　　 由于時(shí)間、條件和本人經(jīng)驗(yàn)不足所限，本課題做的工作有限，有很多工作目前還沒(méi)有進(jìn)行到位。文中給出的基于二元設(shè)計(jì)理論的葉輪的水力設(shè)計(jì)，尤其是葉片上速度