长短叶片离心泵内固液两相流场三维数值模拟研究

摘要

在国内，在固液两相流离心泵和长短叶片离心泵的研究方面均取得了一定的成绩，但还鲜少有长短叶片离心泵内两相流动的相关研究。以二者的结合为切入点和创新点，研究普通离心泵和长短叶片的离心泵输送固液两相流时叶轮内部流场和流动规律，应用Fluent软件分别对普通离心泵以及五种不同长度的短叶片的长短叶片离心泵内的固液两相流场进行数值模拟，分析对比压力、颗粒分布规律。结果表明:无论是普通离心泵还是长短叶片离心泵的静压和总压均在进口处最小，随着流体流动逐步增加，一直到叶轮出口处达到最大值;长短叶片离心泵内颗粒浓度减小，使其抗磨损性能得到明显改善;叶轮流道内的颗粒的高浓度区域明显变小，减小了振动和不稳定因素的影响，运行更加平稳;长短叶片中颗粒的分布更均匀，有更好的流动效果。在一定程度上采用更短的短叶片，压力分布更均匀，浓度值减小，波动范围也更小，能够有效的减小损失，提高离心泵性能。所得结论为减小离心泵的磨损和各种损失提供十分关键的理论依据。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 长短叶片离心泵的国内外研究现状

1．2．2 固液两相流离心泵的国内外研究现状

1．3 课题研究内容及论文结构

1．3．1 论文创新点和研究内容

1．3．2 论文结构

1．4 本章小结

2 离心泵数值模拟理论

2．1 控制方程

2．2 初始条件和边界条件

2．3 常用湍流模型

2．4 计算网格生成

2．4．1 网格单元

2．4．2 网格的生成方法

2．4．3 网格类型的选择

2．5 本章小结

3 离心泵的结构设计及其三维模型建立

3．1 设计方法

3．1．1 速度系数法

3．1．2 相似设计法

3．2 离心泵结构设计

3．3 三维模型建立

3．3．1 PRO／ENGINEER软件简介

3．3．2 三维模型

3．4 网格划分

3．5 边界条件

3．6 本章小结

4 离心泵内固液两相流数值模拟

4．1 数值模拟软件—Fluent介绍

4．1．1 利用Fluent数值模拟的一般步骤

4．1．2 Fluent软件的优点

4．2 两种离心泵内固液两相流场数值模拟

4．2．1 两种离心泵内固相颗粒轨迹

4．2．2 压力变化规律

4．2．3 固相颗粒浓度变化规律

4．2．4 径向颗粒浓度分布

4．2．5 周向颗粒浓度分布

4．3 五种方案长短叶片离心泵内固液两相流场数值模拟

4．3．1 两种离心泵内固相颗粒轨迹

4．3．2 压力变化规律

4．3．3 固相颗粒浓度变化规律

4．3．4 径向颗粒浓度分布

4．3．5 周向颗粒浓度分布

4．4 本章小结

5 结论与工作展望

5．1 结论

5．2 工作展望

参考文献

作者简历

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