混流泵内流场的数值模拟.pdf

兰州理工大学
硕士学位论文
混流泵内流场的数值模拟
姓名:吴治将
申请学位级别:硕士
专业:流体机械及工程
指导教师:赵万勇
20050501
摘要导入流场计算软件一软件中计算。计算时将整个计算域划分成定子本课题从流体力学出发,对湍流模型进行了简述和讨论,利用软件中的甀软件绘制出混流泵叶轮和蜗壳的几何模型,并生成网格图,再壳妥S叶轮礁鲎忧颍疚闹卸ㄗ雍妥W又涞鸟詈喜捎枚嗖慰甲晗模型,控制方程采用三维非定常不可压雷诺平均一匠蹋沽λ俣锐詈喜捎帽准算法,湍流模型采用标准弧晖牧髅停辛巳植煌た鱿禄炝鞅内部湍流流动的数值模拟,并对计算结果进行分析与比较。通过本课题的研究,可对混流泵的性能进行预测,与实验值进行了比较,达到指导工程实践的目的。其中对混流泵性能曲线的预测,可以减少了混流泵模型的试制和实验费用,缩短了其设计和制造周期,具有一定的理论指导性及实用价值。同时通过对混流泵内部流动速度和压力分布的分析,揭示了其内部流动的主要特征,并捕捉到流动冲击、二次流等重要的流动现象,对混流泵的设计提供了重要的理论依据,也对混流泵的性能与改进提供确实的物理信息。关键词:混流泵;湍流;软件;数值模拟兰州理工大学硕士学位论文
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第一章绪论§课题研究的目的及意义§,它的比转数5姆段~笥遥且恢介于离心泵和轴流泵之间的泵。其特点为流量大而扬程低,所以大量应用于农田排灌上,是一种十分重要的水泵。但是其叶轮的水力设计方面还不十分成熟,较好的水力模型也较少。随着科学技术的不断发展,尤其是计算机技术的发展,混流泵内流场的数值模拟,作为计算流体力学桓鲋匾5挠τ梅矫妫驳玫搅撕艽的发展,它已在混流泵研究和工程设计中起着越来越大的作用。在近几十年来,随着大量关于流体机械内流场数值模拟应用软件的出台,它已经成功解决了过去很多未能解决的问题,考虑到数值模拟的众多特点和优点,以及混流泵过流通道的复杂流态,而要进行实验研究又极为因难的情况下,希望通过本课题的研究,可以对混流泵的内部三维湍流流动提供数值模拟的方法,以进行较为深入的研究,由计算得到的流场压力、速度等分布即可预知其设计的好坏,进而作为改进流动部分尺寸与形状的参考,从而达到改进和优化混流泵设计的目的。.翁獾囊庖混流泵的设计除了满足流量、扬程的基本要求外,最重要是效率的好坏,它关系到能源的消耗,也影响生产成本的高低与产品的竞争力。近些年以来,随着计算机和际醯难杆俜⒄梗导扑惴椒ㄒ殉晌Q芯克媚诓苛魈逶硕媛傻囊恢重要手段。由于它具用消耗少,时间短,省人力物力等特点,便于优化设计,比实验研究更自由,更灵活,还能够对实验难以测量的数据做出估计,以及具有很好的重复性跫子诳刂疲梢圆欢系馗慕D饧扑悖俑慕倌D饧扑和逼真性等优点,这对探索影响混流泵效率的因素,提高整机的效率有重要的指导意义。.炝鞅玫难芯肯肿混流泵的叶轮与离心泵的叶轮相比,因其流量大、扬程低,所以流道宽、直径小,但在叶轮的水力设计方面还不十分成熟,目前国内较好的水力模型也较少,应当多加研究。叶轮是混流泵最重要的过流部件,不但自身旋转,而且流道的几何形状有强烈的弯曲和扭转,因此,为了进一步提高转轮的水力性能,有必要对转轮内兰州理工大学硕士学位论文第一章绪论
散模型求解了水力机械内部的流动,金忠青还直接对猄方程给出了数值解,清部的流动情况进行研究,由于其自身旋转和几何形状复杂使得观测叶轮内部的流动情况变得非常困难。近年随着计算机技术和数值模拟理论的发展,国内外都对转轮内部的三维粘性流动进行了不少的数值模拟研究佣锏礁慕陀呕堵稚计的目的。蜗壳是混流泵中比较重要的过流部件,研究蜗壳内部流动对于提高混流泵的效率、稳定性和改善混流泵的性能有重要的指导意义,设计合理的蜗壳应该为混流泵的转轮提供一个环量分布、流量分布尽可能合理、对称的来流条件。传统的蜗壳及固定导叶的设计方法都以一元理论为指导,再用实验方法筛选出一个比较合理的方案,其周期长、花费大,远远跟不上市场和技术的发展,随着计算机技术和计算流体力学的迅速发展,用数值方法研究蜗壳内部流场已成为改进和优化蜗壳及固定导叶设计的一个重要手段。.的D獾难芯肯肿众所周知,湍流是流体力学中有名的难题,虽然包括许多伟大学者在内长达多年的不断努力,而其基本机理至今仍未弄清,这在整个科学史上也是不多见的。尽管如此,世界各科学大国的政府仍坚持将湍流的研究列为需要最优先发展的若干重大基础研究课题之一。这样,国内外各种数值模拟方法油然而生,其中有猻方程湍流模型,体积分数湍流模型,代数应力湍流模型等等,其它的方法也层出不穷:准三维法,三维势流法,三维欧拉法,全三维粘性流法等。近几年来,在我国曹树