论文总字数：24929字

摘 要

离心泵是工业生产过程中的重要设备。本文采用数值模拟的方法对离心泵内部的定常流动进行了研究，预测了离心泵的性能并分析了不同流量下内部流动规律。本文的主要研究内容和结论如下：

（1）采用FLUENT提供的多参考坐标系模型（MRF）对叶轮流道内部流动进行了数值模拟，预测了离心泵的定常性能，提出了定常性能曲线区域划分方法。随着流量的减小，吸力面附近速度略有减小，压力面附近出现回流现象，流量对叶轮出口处的相对速度方向没有明显影响。通过改进叶片和压水室的结构，可使各流道内的流动趋于均匀，这对提高泵的流量和效率具有积极作用。根据不同流量下叶轮内部速度分布情况，可将离心泵定常性能曲线分成设计区、设计上区、临界流区和回流区。

（2）对离心泵内部定常压力场进行了数值研究，预测了离心泵的定常性能，初步建立了结构参数、内部流动和外特性之间的关系。

关键词：离心泵；内部流动；数值模拟； 性能预测

Abstract

Centrifugal pump is the important equipment in the process of industrial production. numerical simulation technology was used to analysis the inside of the centrifugal pump flow, and predict the performance of the centrifugal pump. In this paper, the main research contents and conclusions are as follows:

(1) Using FLUENT software to provide a reference frame (MRF) model on the numerical simulations of the internal flow of impeller passage, to predict the steady performance of a centrifugal pump, steady performance curve zoning method is proposed. With the decrease of the flow near the suction surface velocity decrease slightly pressure backflow phenomena appears near the surface, the relative velocity of flow of the impeller outlet is not obvious influence. By improving the blade and the structure of the pressurized water chamber, can make the flow tends to be uniform in the runner, it plays a positive role to improve the flow and efficiency of the pump. According to the different distribution of flow within the impeller speed centrifugal pump steady performance curve can be divided into design, design, critical flow area and reflux area.

(2) In a centrifugal pump internal force on atmospheric numerical study of predicting the steady state performance of a centrifugal pump, the structure parameters have been established, the relationship between the internal flow and external characteristic.

Keywords: centrifugal pump; internal flow;numerical simulation;performance prediction

目 录

摘要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 离心泵性能预测的研究现状 2

1.1.1 水力分析法 2

1.1.2 流场分析法 3

1.1.3 神经网络法 5

1.2 离心泵内部流动的数值研究 6

1.3 离心泵性能预测的发展趋势 8

第二章 水力损失法的研究 9

2.1 理论扬程 9

2.1.1 理论扬程的计算 9

2.1.2 理论扬程的修正 9

2.2 水力损失模型 10

2.2.1 吸入室的水力损失 11

2.2.2 叶轮内的水力损失 11

2.2.3 蜗壳内的水力损失 13

2.2.4 总的水力损失 14

2.3 离心泵容积损失和机械损失 14

2.4 离心泵性能预测模型 15

第三章 离心泵内部流动数值研究的基本理论及方法 17

3.1 控制方程和湍流模型 17

3.1.1 控制方程 17

3.1.2 湍流模型 18

3.2 几何模型的建立 19

3.3 网格划分 20

3.4 边界条件的确定 21

第四章 离心泵外特性预测及内部流动分析 23

4.1 离心泵定常性能预测 23

4.1.1 扬程预测 23

4.1.2 水力轴功率预测 23

4.1.3 水力效率预测 24

4.1.4 定常性能曲线 24

4.2 离心泵内部定常流动分析 26

4.2.1 流量对相对速度的影响 26

4.2.2 流量绝对速度矢量图 28

4.2.3 流量对中截面压力的影响分布图 29

4.2.4 流量对径向速度的影响分布图 30

第五章 结论与展望 31

5.1 结论 31

5.2 展望 31

参考文献 33

致 谢 36

第一章 绪论

离心泵是一种用量最大的泵，在给水排水及农业工程、固体颗粒液体输送工程、石油及化学工业、航空航天和航海工程、能源工程和车辆工程等国民经济部门都有广泛的应用。离心泵是各种泵中应用最为广泛的一种，其结构多种多样，广泛应用于城市给水、农田灌溉、石油化工、船舶工业、航空航天等社会生活和国民经济的各个部门中。随着离心泵技术的不断发展，其应用范围将更加广泛、作用更大。离心泵的性能参数主要包括流量、扬程、转速、效率、汽蚀余量等。

离心泵是重要的流体输送设备，其中有应用于核能发电、火力发电等国民经济重要产业部门的高性能泵，也包括各行各业广泛使用、具有诸多不同特点的各类工业用泵、农业水利用泵和生活民用泵等产品。随着计算机技术的发展，离心泵的设计己从传统的经验设计向CFD(计算流体力学)和实验验证相结合的设计方式过渡，这对于离心泵的设计来说无疑是一项重大的革新。在实际应用中，工程技术人员对离心泵的检测仍需依靠设备，只是管路和流体机械本身的运转过程，可以借助CFD技术来预测其性能特性。

请支付后下载全文，论文总字数：24929字