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基于叶片载荷分布的离心泵水力性能研究

陈健康  
【摘要】:离心泵在国民经济中的各个部门有着重要的地位,叶轮作为离心泵中的核心部件,其性能的好坏直接影响离心泵甚至整个工业流程的性能,因此离心泵叶轮的内部流动和优化设计一直被研究者所关注。本文以一圆柱形叶片离心泵作为研究对象,对叶片载荷分布与离心泵水力性能之间的关系进行了深入研究。1.采用Solidworks三维软件对离心泵进行建模,采用ICEM和Workbench相结合对模型泵进行混合网格划分,然后通过网格无关性分析,确定合理的网格数进行后续的数值计算。2.对原模型泵进行非定常数值计算,将数值计算结果与实验数据进行对比,验证数值计算方法的可靠性和准确性。3.通过数值计算结果,绘制出0.2Q_d~1.0Q_d九种不同流量工况下的叶片载荷曲线。分析流量变化对叶片载荷分布的影响,对设计流量工况下的叶片载荷曲线进行三段式拟合,然后根据此载荷曲线对原型泵进行反设计,并对原型泵与反设计泵进行了对比分析。4.在保证叶片总加载载荷不变的前提下,调整叶片载荷主加载区斜率,设计9种不同叶片载荷分布的叶轮。采用SSTκ-ω湍流模型对离心泵进行整机非定常数值计算,分析不同叶片载荷分布下离心泵的扬程、效率、径向力、内部流动和压力脉动情况。总结分析叶片载荷主加载区斜率变化对离心泵水力性能的影响。5.在保证叶片总加载载荷不变的前提下,调整叶片载荷分布,设计4种模型,进一步分析叶片载荷前加载点位置以及后加载点的位置和大小对离心泵水力性能的影响。


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