基于CFD的中高比轉速離心泵葉輪設計方法研究.pdf

1、中高比轉速離心泵的葉輪設計多采用一元理論，且少有研究，本文采用二元有勢流動理論設計中高比轉速離心泵葉輪，并與傳統(tǒng)的采用一元理論設計的葉輪進行對比，分析其內(nèi)部流動及外特性。本文采用CFD計算軟件Fluent6.3，對基于兩種設計方法的葉輪的流體計算域模型進行全流場三維湍流數(shù)值模擬，旨在研究葉輪二元理論(ωu=0)的設計，對比葉輪內(nèi)部流動狀態(tài)以及對其性能的影響規(guī)律，本課題的主要研究內(nèi)容和所做的主要工作如下：
　　 1、根據(jù)離心泵的基

2、本設計參數(shù)，首先基于傳統(tǒng)的離心泵一元設計理論，設計了1號葉輪；然后基于ωu=0的二元設計理論，選取了六種速度矩分布規(guī)律，完成了2號～7號葉輪的水力設計。
　　 2、對設計得到的七個葉輪方案進行精確的全流道三維實體造型和網(wǎng)格劃分，為全流道內(nèi)部流動CFD數(shù)值模擬計算及其性能預測的準確性奠定可靠的基礎。
　　 3、CFD數(shù)值模擬采用雷諾時均Navier-Stockes方程和標準k-ε湍流模型，利用SIMPLEC算法，對采用兩種

3、設計理論設計的七個葉輪的離心泵進行了全流場數(shù)值模擬，進一步處理1號～4號模型的計算數(shù)據(jù)，得到葉片沿軸面流線的軸面速度和速度矩分布，將不同葉輪設計理論假設的速度分布與真實流場的速度分布進行了對比分析。
　　 4、分別對采用一元理論和二元理論設計的葉輪的離心泵，在0.4Q、0.6Q、0.8Q、1.0Q、1.2Q等不同流量運行工況進行了數(shù)值模擬對比，得到了1號～4號模型方案內(nèi)部流場的壓力分布和速度分布，比較了兩種方案的外特性數(shù)值模擬結

4、果。
　　 本課題的主要創(chuàng)新點如下：
　　 1、采用二元理論設計了中高比轉速離心泵葉輪，對比分析了兩種設計理論的假設與真實流動規(guī)律的差異。
　　 2、設計出了一個較為接近二元有勢流動規(guī)律的葉輪，對比分析了葉輪內(nèi)部流體進出口速度矩值與葉輪能量頭和效率的關系。
　　 由于時間、條件和本人經(jīng)驗不足所限，本課題做的工作有限，有很多工作目前還沒有進行到位。文中給出的基于二元設計理論的葉輪的水力設計，尤其是葉片上速度