超低比转速部分流泵研究

摘要

随着我国石油化工，化肥及制药等行业的飞速发展，对小流量泵的需求量越来越大，部分流泵正是一种小流量高扬程新型离心泵。与普通离心泵相比，其结构简单，流量－扬程曲线在给定工作范围内比较平坦。 由于部分流泵的理论体系比较分散，其水力设计方法也很受局限，本文在现有的研究成果的基础上，较系统的阐述了部分流泵的理论、水力设计方法和工作特性等；通过对一常规转速下的部分流泵进行设计数值计算及试验研究，探讨了流体动力计算（CFD）对部分流泵性能预测的可靠性；在此前提下，以CFD数值计算和模拟为基础，借助Fluent软件，建立内流场与外部性能关系。主要研究部分流泵各过流部件（叶轮外径、喉部面积和叶片数）对部分流泵性能的影响以及对扬程系数、流量系数的影响，通过数值计算模拟和对计算结果的分析得出以下结论： 1．参数（Q=3m3/h、H=260m、n=2900rpm），在D3/D2=1．1的条件下只改变叶轮外径，在一定范围内随着叶轮外径的增大，部分流泵的扬程增大，其效率先大后小，有极值出现。 2．同样条件下叶轮外径的增大，使扬程系数、流量系数均有所增大，但增大的幅度较小，二者的变化不成线性变化，说明扬程系数，流量系数是由多个参数来决定其变化规律的。 3．只改变喉部尺寸。在一定范围内（do=8mm～12mm），随着喉部直径的增大，部分流泵的扬程，效率均增大的。同时喉部直径的增大，使得扬程系数增大、而流量系数下降。 4．只改变叶轮的叶片数。在一定范围内（z=8～12），随着叶片数的增多，部分流泵的扬程和效率都有所提高。这是由于采用较多的叶片数会减少叶片处的回流区。随着叶片数的增多，叶轮外径圆周速度有所增大，进而使扬程系数增高。蜗壳喉部的平均流速增大，从而导致流量系数增高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1概述研究背景及工程意义

1.2部分流泵的国内外研究状况

1.2.1部分流泵的历史

1.2.2部分流泵的结构特点

1.2.3部分流泵水力参数及其性能

1.2.4研究部分流泵中面临的问题

1.2.5 CFD在部分流泵中的应用

1.2.6部分流泵在工程中的应用及发展趋势

1.2.7本文的主要工作

第2章部分流泵的工作原理及基本理论

2.1部分流泵的工作原理

2.1.1简介

2.1.2部分流泵的工作原理

2.2部分流泵的基本方程

2.2.1叶轮中液体的流动分析-速度三角形

2.2.2部分流泵的基本方程

2.3部分流泵的能量损失

2.4部分流泵的特性

2.4.1部分流泵的工作特性

2.4.2部分流泵的特性曲线

2.5部分流泵的水力设计

2.5.1流量系数和扬程系数

2.5.2叶轮设计

2.5.3蜗壳的设计

第3章 常转速小流量部分流泵的设计及试验研究

3.1引言

3.2设计参数及方案

3.2.1设计方案

3.2.2水力计算

3.3试验

3.3.1设计

3.3.1实验台

3.3.3实验数据

第4章计算理论简介及部分流泵数值模拟

4.1引言

4.2控制方程组

4.3紊流模型

4.3.1标准K-ε:紊流模型(高雷诺数模型)

4.3.2壁面函数

4.4通量离散方法

4.4.1空间通量离散

4.4.2时间离散格式

4.4.3控制方程的最终形式

4.5求解控制

4.6收敛判据

4.7叶轮机械内流动问题的求解方法

4.8整机定常计算与计算结果分析

4.8.1网格划分

4.8.2边界条件

4.8.3计算方法

4.8.4计算结果

4.8.5性能预测

4.8.6压力分布

4.8.7速度分布

4.9本章小结

第5章部分流泵各部件几何参数对其性能影响

5.1引言

5.2叶轮外径对部分流泵性能的影响

5.2.1设计参数

5.2.2造型及数值模拟

5.2.3模拟结果

5.2.4叶轮相对外径对扬程系数的影响

5.2.5叶轮外径对流量系数的影响

5.3喉部面积对部分流泵性能的影响

5.3.1设计参数及造型模拟

5.3.2模拟结果

5.3.3喉部直径对扬程系数的影响

5.3.4喉部直径对流量系数的影响

5.4叶片数对部分流泵性能的影响

5.4.1设计参数及造型模拟

5.4.2模拟结果

5.4.3叶片数对扬程系数的影响

5.4.4叶片数对流量系数的影响

5.5本章小结

结论及展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文