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《辽宁工程技术大学》 2002年
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离心式固液两相流泵的边界层理论及其在叶轮设计中的应用

朱玉才  
【摘要】: 固体物料的管道水力输运技术,已有120多年的历史。近年来,已得到了迅速发展。离心式固液两相流泵是固体物料管道水力输运的关键设备,它随着管道水力输运技术的发展而发展。研究固液两相流体在离心泵内的运动规律,完善其设计理论和设计方法,一直是各国工业部门和大学,科研机构的教授、研究人员十分重视的课题。 本文在综合国内外关于固液两相流离心泵及与之相关文献的基础上,首次提出并建立了固液两相流泵的边界层理论,给出了叶片型线方程。全文共分七章。 第一章为绪论,综述了国内外离心式固液两相流泵的研究概况,阐述了本文研究的目的、意义及主要内容。 第二章依据N-S方程,考虑到液、固之间的相间耦合,在基本假设条件下,采用双流体模型,分别建立液、固两相的动量方程,它是固液两相流体的一般方程式;对其在边界层流区内进行量级比较,得到边界层动量微分方程并给出其边界条件,同时也得到固体颗粒在边界层内所满足的简化方程及其解的表达式。 第三章给出了固液两相流泵的边界层动量积分方程及其解的一般表达式,并得到叶片表面的无扰动解;引入了无量纲扰动因子Ψ及边界层厚度系数k_δ,给出了用于边界层计算的有限次逼近的计算方法。 第四章依据固液两相流泵的边界层理论及对主流区速度场的分析,给出了离心泵叶片型线的参数方程;它是以叶片安装角β为参变数,以引入的速度系数K_v作为中间因子,将两相流泵的边界层理论和欧拉理论联系起来——它说明了这样一个事实,在离心泵叶片型线的设计过程中,它的整个形态或参数的确定都关系到两相流体的流动特性和泵的输出能力,或者说,离心泵型线的设计是其水力设计的核心。那么,仅凭一条预先给定的满足叶轮出入口条件的曲线去来作为叶轮的型线,它必将忽略了这种除了叶轮出入口之外的中间变化过程,而这种中间变化在某种程度来说又反映出微观特性——边界层流动特性;速度系数的引入,它使边界层理论和欧拉理论在泵的叶轮设计过程中得到统一;它使选择叶片曲线的域围拓宽;它也为叶轮的优化设计提供了一个很有参考价值的目标函数。 第五章作为固液两相流泵的边界层理论的应用之一,本章给出了它在叶轮设计中应用的计算过程及实例分析。通过实例分析及数值计算,本章得出关于算法和程序的稳定、收敛性结论以及速度系数在计算中所表现出的规律性。 第六章叶片型线对比试验。 第七章对全文进行总结。
【学位授予单位】:辽宁工程技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:O359

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