大功率高速混流泵流動(dòng)模擬與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、為了提高發(fā)射系統(tǒng)中瞬態(tài)工作的水泵具有優(yōu)越的穩(wěn)態(tài)性能，探索最佳的特殊流動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，保證水泵基本性能和結(jié)構(gòu)形式滿足發(fā)射系統(tǒng)的需要，本文以渦輪泵發(fā)射系統(tǒng)中具有特種結(jié)構(gòu)型式的混流泵作為研究對(duì)象，利用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)技術(shù)對(duì)特種混流泵在多種工況下的內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析，基于流動(dòng)分析對(duì)全工況的穩(wěn)態(tài)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，并分析了不同出水結(jié)構(gòu)對(duì)水泵和發(fā)射系統(tǒng)性能的影響。 介紹了混流泵水力性能和內(nèi)流特性研究的四種方法，比較了各種方法之間的優(yōu)缺點(diǎn)，指出

2、數(shù)值模擬是具有投資小、研究周期短和精度易于提高等特點(diǎn)的一種研究流體流動(dòng)的有效方法。 介紹了水力機(jī)械葉輪內(nèi)流數(shù)值模擬研究的理論和基本方法，比較了各種湍流模式的優(yōu)缺點(diǎn)以及在水力機(jī)械CFD模擬中的適用性。詳細(xì)闡述了葉片造型、網(wǎng)格生成、邊界、壁面條件設(shè)置方法，以及基于內(nèi)流模擬的外特性預(yù)測(cè)方法。 針對(duì)特種混流泵在全工況下的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了整機(jī)數(shù)值模擬，給出了各過流部件的內(nèi)流場(chǎng)，分析了從小流量到大流量的流場(chǎng)變化和外特性曲線，將全工況下

3、的外特性結(jié)果與模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，兩者能較好吻合。 在基本模型的分析基礎(chǔ)上，改變混流泵的出水機(jī)構(gòu)，進(jìn)行三種不同結(jié)構(gòu)形式的內(nèi)部流動(dòng)模擬和外部性能預(yù)測(cè)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較分析，得到了更適合發(fā)射系統(tǒng)的混流泵的特殊出水機(jī)構(gòu)。 本文給出特種混流泵內(nèi)流場(chǎng)模擬和外特性預(yù)測(cè)方法，得到了這種瞬態(tài)工作泵的穩(wěn)態(tài)內(nèi)部流場(chǎng)信息和外部性能特征，為特種混流泵基本性能的改進(jìn)和出水方式的優(yōu)化提供了依據(jù)，還豐富了混流泵流動(dòng)模擬和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究結(jié)果，具有重要