轴流式多相泵静叶流场分析和数值模拟

摘要

叶轮作为混输泵的核心部件，分为动叶轮和静叶轮，对泵的性能有着很大的影响，对它进行研究，更有着重要的意义。 静叶轮作为混输泵的核心部件，静叶轮将介质的动能转化为压力能。设计高效、稳定性能优良的混输泵，关键在于动叶和静叶的设计，需找出两相介质在动叶和静叶内部流动规律，由此优化叶轮的设计，提高叶轮的效率。本文主要研究静叶轮参数对轴流式油气混输泵内部流场的影响。 本文首先从YQH-100型油气混输泵的静叶入手，通过改变静叶轮的叶片数、弦长对混输泵静叶轮的进行设计，形成数个静叶模型，进行数值模拟，分析、比较静叶轮参数对混输泵性能的影响。本设计采用Pro/E建立三维实体模型，利用GAMBIT对三维实体模型划分网格。运用FLUENT对模型进行计算模拟，分析模拟结果，做出静叶性能图，确定混输泵静叶轮总体性能。通过对流速、压力、及气相的分布状况，掌握转轮内部流场情况，并针对流场的不足之处，进行几何参数修改，进一步完善。静叶轮采用长、短叶片的方式，有效的减小静叶流道内旋涡，减弱静叶流道内气液分离，提高了混输泵的效率。模拟结果证明，混输泵的效率有所提高，达到预期目的，为以后设计提供有益的参考资料。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状及发展

1.3两相流的研究处理方法

1.4本课题的主要研究内容

第二章CFD基本理论

2.1概述

2.2三维流动基本方程

2.3离散化的方法

2.4 SIMPLE方法

2.5三维湍流模型

2.6 k-e两方程紊流模型

2.6.1标准k-ε模型

2.6.2 RNGk-ε模型

2.6.3 Rerlizable k-ε模型

2.7 CFD的基本过程

2.7.1建立控制方程

2.7.2确定边界条件与初始条件

2.7.3划分计算网格

2.7.4建立离散方程

2.7.5离散初始条件和边界条件

2.7.6给定求解控制参数

2.7.7求解离散方程

2.7.8判断解的收敛性

2.7.9显示和输出计算结果

第三章气液两相流动理论

3.1概述

3.2两相流数值模拟方法

1、欧拉两流体方法

2、欧拉—拉格朗日方法

3、拉格朗日—拉格朗日方法

3.3多相流流模型

3.3.1漂移流模型

3.3.2空化(cavitation)模型

3.3.3流体体积(VOF)模型

3.3.4 Mixture模型

3.3.5 Eulerian模型

3.4壁面函数法

第四章静叶实体模型的建立以及网格划分

4.1轴流泵叶轮结构参数和叶栅几何参数的选择

4.2其它因素对轴流泵性能影响的研究

4.3轴流泵进出水流道的研究

4.4轴流泵设计方法

4.5轴流泵设计基本理论

4.6轴流式压缩机设计基本理论

4.7静叶轮设计基本方法及数据

4.8静叶轮模型的建立

4.9建模中应注意的问题

4.10网格的划分

4.10.1网格及相关问题

4.10.2本课题的网格划分

第五章CFD计算模拟和网格划分

5.1数值计算模型的选择

5.2油气混输泵静叶的模拟参数

5.3静叶轮压力分析

5.3.1对静叶轮不同弦长和不同叶片数的压力分析

5.3.2对静叶轮长短叶相结合的压力分析

5.4静叶轮叶片的速度分析

5.4.1静叶轮不同弦长和不同叶片数的叶片的速度分析

5.4.2对长短叶相结合的静叶片的速度分析

5.5静叶的气相分析

5.6网格的密度对模拟结果的影响

结论与展望

参考文献

致谢

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