單流道泵內(nèi)部三維非定常流動特性的研究.pdf

1、隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，在輸送生活廢水、工業(yè)廢水以及含有纖維狀雜物和大顆粒固物的污液時，對泵的防堵塞性能要求越來越高。單流道泵是一種葉輪結(jié)構(gòu)特殊的離心泵，適用于輸送含大顆?；蚶w維等雜物的液體，它的無堵塞性能和抗纏繞性能在幾種無堵塞泵中最佳，并且泵的效率相對較高，功率曲線平穩(wěn)，還具有對輸送物料的無損性及自身耐磨性好的特點。 由于單流道泵的開發(fā)歷史較短，且設(shè)計理論不夠完善，在工程設(shè)計中多數(shù)設(shè)計是建立在經(jīng)驗基礎(chǔ)之上的，以至于設(shè)計出的

2、泵的性能和運行穩(wěn)定性得不到保證。因此迫切需要對單流道泵內(nèi)部流動進行深入研究，為設(shè)計出高性能且運行穩(wěn)定的單流道泵提供理論基礎(chǔ)。 本文把蝸殼和葉輪作為一個整體，對單流道泵內(nèi)部三維非定常流動特性進行了研究，經(jīng)分析提出了單流道泵內(nèi)部三維非定常勢流流動和三維非定常湍流流動的數(shù)值模擬方法，分別計算了水泵內(nèi)部的速度場、壓力場，葉片表面壓力分布、徑向力變化趨勢，泵的揚程、水功率和效率等，對數(shù)值計算結(jié)果進行了分析和研究，并對今后的進一步研究方向作

3、了展望。本文的主要工作有： 1.系統(tǒng)描述了勢流邊界元法求解單流道泵內(nèi)部流動的基本理論和方法，采用邊界元法求解Laplace方程，給出了控制方程和邊界條件，對單流道泵內(nèi)部非定常流動進行了勢流計算。 2.基于RANS方程，在雙參考系下，選用標(biāo)準的k-ε湍流模式，運用有限體積法對控制方程進行離散，對每個時間步長，采用SIMPLE方法對單流道泵內(nèi)部三維非定常湍流流動進行了數(shù)值模擬，并詳細介紹了數(shù)值離散方法、代數(shù)方程的求解以及近壁

4、區(qū)的處理等。 3.計算了不同工況下水泵內(nèi)部的速度場、壓力場和葉片表面的靜壓分布，并對計算結(jié)果進行了比較和分析，由于勢流計算忽略粘性，求得的蝸殼內(nèi)局部區(qū)域出現(xiàn)反方向流動，從而導(dǎo)致葉片表面壓力波動變化。 4.求解出無粘和有粘情況下葉片所受的徑向力在不同工況下隨葉片轉(zhuǎn)角位置的變化趨勢，并對結(jié)果進行了比較分析。 5.計算了泵的揚程、水功率和效率，并與試驗結(jié)果進行對比，盡管勢流計算得到的流場與粘性計算存在較大差異，但其性能