節(jié)能離心泵全流道數(shù)值模擬及性能預(yù)測
水泵在眾多工業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用,發(fā)揮著重要的作用,但與此同時,由于流體設(shè)計方面的原因,傳統(tǒng)水泵的效率不高,成為相應(yīng)行業(yè)中耗電的“大戶”。因此提高泵的效率,降低泵的能耗,改善泵的性能,不僅具有重要的工業(yè)價值,而且具有理論意義。 傳統(tǒng)的泵的設(shè)計方法基于半理論、半經(jīng)驗和試驗驗證的基礎(chǔ)上,即“設(shè)計—試制—試驗—改進(jìn)”的設(shè)計方法,該方法受研究手段所限不能全面了解泵內(nèi)部流場分布及流動特點,在設(shè)計上存在諸多值得改善的地方。近年來,隨著計算流體力學(xué)（CFD）的發(fā)展及應(yīng)用,使得通過數(shù)值仿真,全面研究離心泵內(nèi)部流動已經(jīng)成為可能。 本論文以某新型節(jié)能離心泵為研究對象,利用現(xiàn)代非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格技術(shù)離散泵全流道區(qū)域,用κ-ε雙方程模型和大渦模擬方法分別對不同工況下的內(nèi)部流動進(jìn)行了分析,并對不同葉輪組合情況下泵的性能進(jìn)行了對比研究。主要研究工作如下: （1） 在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,綜述了計算流體力學(xué)在流體物理、網(wǎng)格技術(shù)以及計算方法等方面的發(fā)展及動態(tài),以及CFD在流體機(jī)械內(nèi)部流動數(shù)值模擬方面的應(yīng)用,并對雷諾時均方程、標(biāo)準(zhǔn)κ-ε模型和基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的有限體積法和SIMPIEC算法在離心泵流場中的應(yīng)用進(jìn)行了全面的總結(jié)。 （2） 應(yīng)用GAMBIT軟件,對三維扭曲葉片,葉輪區(qū)域、導(dǎo)流槽區(qū)域、旋流管區(qū)域和進(jìn)出口區(qū)域分別進(jìn)行了三維幾何建模,結(jié)合現(xiàn)代非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格技術(shù),對流道各區(qū)域進(jìn)行了網(wǎng)格劃分,并用非一致網(wǎng)格對接技術(shù),實現(xiàn)了各區(qū)域的流動信息交換。通過TGRID軟件連接各計算區(qū)域,成功建立了具有復(fù)雜流道的節(jié)能離心泵從進(jìn)口到出口區(qū)域的全流道三維數(shù)值計算模型。 （3） 基于標(biāo)準(zhǔn)κ-ε雙方程模型、現(xiàn)代非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格技術(shù)和有限體積離散方法,使用Fluent流體動力學(xué)軟件,計算了四葉片型式下,12種不同流量工況下的水泵揚(yáng)程、軸功率和效率,并與試驗結(jié)果進(jìn)行對比,吻合較好,從而驗證了此次數(shù)值建模和計算方法的正確性。
離心泵有立式、臥式、單級、多級、單吸、雙吸、自吸式等多種形式。其主要的工作原理有：離心是物體慣性的表現(xiàn)。比如雨傘上的水滴，當(dāng)雨傘緩慢轉(zhuǎn)動時，水滴會跟隨雨傘轉(zhuǎn)動，這是因為雨傘與水滴的摩擦力做為給水滴的向心力使然。但是如果雨傘轉(zhuǎn)動加快，這個摩擦力不足以使水滴在做圓周運(yùn)動，那么水滴將脫離雨傘向外緣運(yùn)動。就象用一根繩子拉著石塊做圓周運(yùn)動，如果速度太快，繩子將會斷開，石塊將會飛出。這個就是所謂的離心離心泵就是根據(jù)這個原理設(shè)計的。高速旋轉(zhuǎn)的葉輪葉片帶動水轉(zhuǎn)動，將水甩出，從而達(dá)到輸送的目的。
會員1.png)