吸水室等過流部件內(nèi)部流動(dòng)分析.pdf

1、離心泵廣泛用于發(fā)電廠、石油、化工、城市供水、農(nóng)業(yè)排灌等行業(yè)。而吸水室是水泵中不可缺少的部件。在設(shè)計(jì)中對(duì)吸水室決不可掉以輕心，這是因?yàn)槲以O(shè)計(jì)的好壞，直接影響到水泵汽蝕（空化）性能和效率指標(biāo)。因此，設(shè)計(jì)吸水室時(shí)，要在水力損失最小的條件下保證：1）為了創(chuàng)造在設(shè)計(jì)工況下，葉輪內(nèi)穩(wěn)定的相對(duì)流動(dòng)，沿吸水室所有斷面的流速必須盡可能地均勻分布；2）將吸入管內(nèi)的速度變?yōu)槿~輪入口所需的速度。雙吸泵的半螺旋形吸水室在進(jìn)口部分相連通，而后繞過壓出室外壁分別

2、通向雙吸葉輪的兩個(gè)進(jìn)口。這比一般吸水室的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部流動(dòng)更為特殊。因而本研究具有一定的理論意義，為分析吸水室的內(nèi)部流動(dòng)和設(shè)計(jì)高效率的雙吸泵提供了有價(jià)值的信息。 近年來，計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)已經(jīng)成功地運(yùn)用于數(shù)值模擬離心泵內(nèi)部湍流流動(dòng)。本文以型號(hào)為250GS65型雙吸式離心泵為研究對(duì)象，以給定的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)吸水室進(jìn)行了水力設(shè)計(jì)；并使用商業(yè)軟件FLUENT分別計(jì)算了不同工況條件下的吸水室、葉輪和蝸殼的內(nèi)部流場(chǎng)，繼而得到了速度和壓力等參數(shù)的

3、分布。主要的研究工作如下： 在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，綜述了計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展，以及在流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值模擬方面的應(yīng)用，并對(duì)連續(xù)性方程、雷諾時(shí)均方程、k-ε模型、結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格技術(shù)、有限體積法以及SIMPLE算法在離心泵流場(chǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了較全面的總結(jié)。 詳細(xì)地?cái)⑹隽宋业膶?shí)體造型過程，并將三大過流部件（吸水室、葉輪和壓水室）的造型結(jié)果導(dǎo)入到FLUENT前處理軟件GAMBIT中進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 采用多參考坐標(biāo)

4、系模型進(jìn)行定常計(jì)算，分析了速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的變化，重點(diǎn)突出吸水室內(nèi)部流動(dòng)的分析。 分別對(duì)設(shè)計(jì)工況（Q=485 m3/h），大流量工況（1．5Q）和小流量工況（0．5Q）進(jìn)行了數(shù)值模擬，在以上不同的工況下觀察吸水室出口水流的圓周速度和軸面速度的分布情況，查看壓水室外壁是否存在脫流現(xiàn)象。并進(jìn)一步假設(shè)液體無粘，（即理想流體），觀察模擬結(jié)果有何變化。最后，改變液體的粘度，分析模擬結(jié)果，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)脫流現(xiàn)象。 計(jì)算結(jié)果顯示：1．0 Q

5、和1．5Q工況下吸水室出口水流分布比較均勻，無漩渦產(chǎn)生，Vu和Vm分布較好，能夠?yàn)槿~輪進(jìn)口提供均勻的來流。0．5Q工況下由于葉輪進(jìn)口出現(xiàn)二次回流，故分布混亂。各工況下以及液體粘度增大時(shí)壓水室外側(cè)均不存在漩渦和脫流現(xiàn)象，說明了水力設(shè)計(jì)的合理性。 同時(shí)，論文對(duì)設(shè)計(jì)工況（Q=485 m3/h），大流量工況（1．2Q）和小流量工況（0．8Q）進(jìn)行了模擬，分析水流在壓水室和葉輪內(nèi)部的流動(dòng)規(guī)律。并以液體無粘模擬，觀察模擬結(jié)果的變化。