旋流自吸泵設(shè)計(jì)及內(nèi)部流動(dòng)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)流體機(jī)械提出了越來(lái)越高的要求，需要流體機(jī)械具有高效率、低噪聲、可靠的穩(wěn)定性。泵作為一種應(yīng)用廣泛的流體機(jī)械也不例外，同樣需要采用新的原理設(shè)計(jì)新的泵型，采用新的方法對(duì)泵的流動(dòng)機(jī)理進(jìn)行深入研究，以大幅度提高泵的性能。
　　 本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外離心泵和自吸泵最新理論研究成果的基礎(chǔ)上，利用理論分析、泵內(nèi)定常、非定常三維湍流場(chǎng)數(shù)值模擬和泵內(nèi)流場(chǎng)PlV測(cè)量等手段對(duì)采用新原理設(shè)計(jì)的旋流自吸泵內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了深入研究。主要研

2、究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新性成果如下：
　　 1、旋流自吸泵蝸殼與普通離心泵泵體相比，增加了導(dǎo)流壁、強(qiáng)制螺旋氣液分離室和凸臺(tái)等附加結(jié)構(gòu)。根據(jù)特殊蝸殼結(jié)構(gòu)分析了旋流自吸泵在啟動(dòng)過(guò)程中氣體輸送、氣液混合、氣泡流形成和氣液分離過(guò)程中的氣液兩相流動(dòng)?；赥ollmien平面平行射流理論，推導(dǎo)了葉輪出口氣液兩相流動(dòng)方程。
　　 2、在現(xiàn)有自吸泵的設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)上，結(jié)合本文的研究成果，歸納出旋流自吸泵過(guò)流部件主要水力設(shè)計(jì)方法。
　　 3、基

3、于標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型，利用CFX商用軟件對(duì)旋流自吸泵全流道定常液相三維不可壓湍流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬：基于RaNG k-ε湍流模型和混合物模型，對(duì)泵內(nèi)定常氣液兩相三維不可壓湍流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，從不同層面較全面地揭示了旋流自吸泵內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律。
　　 4、采用大渦模擬方法對(duì)旋流自吸泵全流道非定常三維湍流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了泵內(nèi)部流場(chǎng)隨時(shí)間變化情況；捕捉到了泵內(nèi)許多重要的流動(dòng)信息，如渦流、沖擊、進(jìn)口沖角偏移等現(xiàn)象，提高了對(duì)葉輪和泵內(nèi)部流場(chǎng)

4、規(guī)律的認(rèn)識(shí)；并通過(guò)在泵流道內(nèi)設(shè)置多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分析了泵內(nèi)部的脈動(dòng)情況。
　　 5、建立預(yù)測(cè)模型，通過(guò)對(duì)旋流自吸泵蝸殼結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)尺寸的正交優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了泵體結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)旋流自吸泵性的能影響，通過(guò)綜合分析，得到了突臺(tái)高度h1、突臺(tái)直徑的d1、分離室高度hf和導(dǎo)流壁包角Θ對(duì)性能影響的主次順序，通過(guò)研究主次順序關(guān)系，獲到了最優(yōu)的結(jié)構(gòu)尺寸組合。
　　 6、設(shè)計(jì)制作了滿足PlV測(cè)試要求的模型泵，自行設(shè)計(jì)并搭建旋流自吸泵專用測(cè)試臺(tái)。采

5、用PIV技術(shù)對(duì)不同工況下旋流自吸泵全流道內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了測(cè)量，并自編程序?qū)^對(duì)速度場(chǎng)進(jìn)行處理，得到相對(duì)速度分布。并與數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，PIV流場(chǎng)測(cè)試結(jié)果與CFX較件數(shù)值模擬結(jié)果基本一致。
　　 本文通過(guò)對(duì)旋流自吸泵理論分析、內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬及PIV流場(chǎng)測(cè)試，初步掌握了旋流自吸泵內(nèi)部流場(chǎng)分布；通過(guò)正交優(yōu)化設(shè)計(jì)，了解了結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響。豐富了旋流自吸泵理論，為旋流自吸泵流動(dòng)規(guī)律進(jìn)一步深入研究提供參考，為旋流自吸泵設(shè)計(jì)方法的優(yōu)化提