沖壓式多級(jí)離心泵內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬及水力性能研究

1、沖壓式多級(jí)離心泵內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬及水力性能研究    英文題名 Numerical Simulation and Hydraulic Performance Study in the Flow Field of Stamping Multistage Centrifugal Pump  關(guān)鍵詞 沖壓式多級(jí)離心泵; 數(shù)值模擬; 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證; 湍流模型; 英文關(guān)鍵詞 stamping multistage centrifugal pump; numerical simulation; experimental validate; turbulent m

2、odel; 中文摘要 沖壓式多級(jí)離心泵由于采用沖壓焊接工藝制造,外型美觀(guān)、重量輕,比傳統(tǒng)的鑄造多級(jí)離心泵節(jié)能、節(jié)材、高效和環(huán)保;還有效地解決了低比轉(zhuǎn)速及超低比轉(zhuǎn)速離心泵在鑄造工藝中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的難題;極易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化;除此之外,在水力性能方面沖壓式多級(jí)離心泵也優(yōu)于鑄造多級(jí)離心泵。由于目前還沒(méi)有對(duì)沖壓式多級(jí)離心泵整級(jí)的研究,因此本文的研究對(duì)改善沖壓式多級(jí)離心泵的性能具有重要的意義。 本文采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法,不僅通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)得到了DL16沖壓式多級(jí)離心泵的外特性參數(shù),還利用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較,確認(rèn)了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。 本文得到的結(jié)論如下所示: (1)綜述了沖壓式多級(jí)離

3、心泵工作原理、結(jié)構(gòu)、優(yōu)點(diǎn)和國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了商用CFD軟件的發(fā)展,從控制方程、湍流模型、離散化方法和邊界條件等多方面詳細(xì)介紹了湍流流動(dòng)數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)各種模型的分析,確定適用于沖壓式多級(jí)離心泵的數(shù)學(xué)模型,給出用于沖壓式多級(jí)離心泵模擬的基礎(chǔ)方程、算法及求解方式。 (2)對(duì)沖壓式多級(jí)離心泵的葉輪、導(dǎo)葉和泵殼的主要參數(shù)進(jìn)行水力設(shè)計(jì),并建立三維模型。使用ICEM軟件對(duì)各部分流場(chǎng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。利用CFX軟件. 英文摘要 Compared with the foundary pump, the stamping multistage centrifugal pump which is mad

4、e with stamping and welding crafts is more energy-saving, material-saving, environmentally friendly and efficient. The nice appearance and light weight are the advantages of the stamping pump. Moreover, the stamping craft solves the problem that  摘要 6-7 Abstract 7-8 第一章 緒論 12-24   

5、60; 1.1 研究背景 12     1.2 研究意義 12     1.3 研究目的 12-13     1.4 沖壓式多級(jí)離心泵概述 13-20         1.4.1 沖壓式多級(jí)離心泵工作原理 13         1.4.2 沖壓式多級(jí)離心泵結(jié)構(gòu) 13-16         1.4.3

6、 沖壓式離心泵的分類(lèi) 16-17         1.4.4 沖壓式多級(jí)離心泵的性能參數(shù) 17-18         1.4.5 沖壓式多級(jí)離心泵優(yōu)點(diǎn) 18-19         1.4.6 沖壓式多級(jí)離心泵的關(guān)鍵設(shè)計(jì) 19-20         1.4.7 沖壓式多級(jí)離心泵的應(yīng)用領(lǐng)域 20   &

7、#160; 1.5 沖壓式多級(jí)離心泵發(fā)展和模擬綜述 20-22         1.5.1 沖壓式多級(jí)離心泵國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 20-21         1.5.2 應(yīng)用前景 21-22     1.6 研究方法 22     1.7 研究?jī)?nèi)容 22-23     1.8 本章小結(jié) 23-24 第二章 沖壓式多級(jí)離心泵的數(shù)值解法 24-37   &#

8、160; 2.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)及CFX 簡(jiǎn)介 24-25     2.2 基本控制方程組 25-26     2.3 湍流理論 26-32         2.3.1 Reynolds 平均法簡(jiǎn)介 26-28         2.3.2 湍流模型 28-31             2.

9、3.2.1 渦粘模型 28-30             2.3.2.2 雷諾應(yīng)力模型 30-31         2.3.3 壁面函數(shù) 31-32     2.4 結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格 32     2.5 基于有限體積法的控制方程離散 32-35         2.5.1 離散化的目

10、的 32-33         2.5.2 有限體積法 33         2.5.3 離散格式 33-35             2.5.3.1 空間離散 33-35             2.5.3.2 時(shí)間離散 35  

11、;   2.6 壓力和速度耦合 35-36     2.7 沖壓式多級(jí)離心泵內(nèi)流問(wèn)題的解法 36     2.8 本章小結(jié) 36-37 第三章 沖壓式多級(jí)泵計(jì)算幾何造型和網(wǎng)格劃分 37-50     3.1 造型實(shí)例 37     3.2 沖壓式多級(jí)泵過(guò)流部件的實(shí)體造型 37-43         3.2.1 葉輪內(nèi)流體的三維實(shí)體造型 37-39    &#

12、160;    3.2.2 導(dǎo)葉內(nèi)流體的三維實(shí)體造型 39-41         3.2.3 沖壓式多級(jí)泵整體模型的造型 41-43     3.3 沖壓式多級(jí)泵內(nèi)流體的網(wǎng)格劃分 43-47     3.4 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性的研究 47-49     3.5 本章小結(jié) 49-50 第四章 沖壓式多級(jí)泵的數(shù)值模擬 50-72     4.1 邊界條件、求解控制與收斂判據(jù) 50-52 &

13、#160;       4.1.1 邊界條件 50         4.1.2 求解控制 50-51         4.1.3 收斂判據(jù) 51-52     4.2 定常下沖壓式多級(jí)泵內(nèi)流場(chǎng)的數(shù)值模擬 52-64     4.3 非定常下沖壓式多級(jí)泵內(nèi)流場(chǎng)的數(shù)值模擬 64-70     4.4 本章小結(jié) 7

14、0-72 第五章 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與性能預(yù)測(cè) 72-84     5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?72     5.2 實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)裝置 72-77         5.2.1 流量 74         5.2.2 揚(yáng)程 74-76         5.2.3 軸功率 76       

15、  5.2.4 效率 76         5.2.5 轉(zhuǎn)速 76-77         5.2.6 比轉(zhuǎn)速 77     5.3 性能預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較 77-81     5.4 沖壓式多級(jí)離心泵在不同湍流模型下的比較 81-83     5.5 本章小結(jié) 83-84 結(jié)論與展望 84-86     結(jié)論 84-85 &#

16、160;   展望 85-86 參考文獻(xiàn) 86-91         2.3.3 壁面函數(shù) 31-32     2.4 結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格 32     2.5 基于有限體積法的控制方程離散 32-35         2.5.1 離散化的目的 32-33         2.5.2 有限體積法 33 &#

17、160;       2.5.3 離散格式 33-35             2.5.3.1 空間離散 33-35             2.5.3.2 時(shí)間離散 35     2.6 壓力和速度耦合 35-36     2.7 沖壓式多級(jí)離心泵內(nèi)流問(wèn)題的

18、解法 36     2.8 本章小結(jié) 36-37 第三章 沖壓式多級(jí)泵計(jì)算幾何造型和網(wǎng)格劃分 37-50     3.1 造型實(shí)例 37     3.2 沖壓式多級(jí)泵過(guò)流部件的實(shí)體造型 37-43         3.2.1 葉輪內(nèi)流體的三維實(shí)體造型 37-39         3.2.2 導(dǎo)葉內(nèi)流體的三維實(shí)體造型 39-41    &#

19、160;    3.2.3 沖壓式多級(jí)泵整體模型的造型 41-43     3.3 沖壓式多級(jí)泵內(nèi)流體的網(wǎng)格劃分 43-47     3.4 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性的研究 47-49     3.5 本章小結(jié) 49-50 第四章 沖壓式多級(jí)泵的數(shù)值模擬 50-72     4.1 邊界條件、求解控制與收斂判據(jù) 50-52         4.1.1 邊界條件 50   

20、      4.1.2 求解控制 50-51         4.1.3 收斂判據(jù) 51-52     4.2 定常下沖壓式多級(jí)泵內(nèi)流場(chǎng)的數(shù)值模擬 52-64     4.3 非定常下沖壓式多級(jí)泵內(nèi)流場(chǎng)的數(shù)值模擬 64-70     4.4 本章小結(jié) 70-72 第五章 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與性能預(yù)測(cè) 72-84     5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?72   

21、  5.2 實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)裝置 72-77         5.2.1 流量 74         5.2.2 揚(yáng)程 74-76         5.2.3 軸功率 76         5.2.4 效率 76         5.2.5

22、轉(zhuǎn)速 76-77         5.2.6 比轉(zhuǎn)速 77     5.3 性能預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較 77-81     5.4 沖壓式多級(jí)離心泵在不同湍流模型下的比較 81-83     5.5 本章小結(jié) 83-84 結(jié)論與展望 84-86     結(jié)論 84-85     展望 85-86 參考文獻(xiàn) 86-91      &

23、#160;  2.3.3 壁面函數(shù) 31-32     2.4 結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格 32     2.5 基于有限體積法的控制方程離散 32-35         2.5.1 離散化的目的 32-33         2.5.2 有限體積法 33         2.5.3 離散格式 33-35  

24、0;          2.5.3.1 空間離散 33-35             2.5.3.2 時(shí)間離散 35     2.6 壓力和速度耦合 35-36     2.7 沖壓式多級(jí)離心泵內(nèi)流問(wèn)題的解法 36     2.8 本章小結(jié) 36-37 第三章 沖壓式多級(jí)泵計(jì)算幾何造型和網(wǎng)格劃分 37-50

25、    3.1 造型實(shí)例 37     3.2 沖壓式多級(jí)泵過(guò)流部件的實(shí)體造型 37-43         3.2.1 葉輪內(nèi)流體的三維實(shí)體造型 37-39         3.2.2 導(dǎo)葉內(nèi)流體的三維實(shí)體造型 39-41         3.2.3 沖壓式多級(jí)泵整體模型的造型 41-43     3.3 沖壓式多級(jí)泵內(nèi)流體的網(wǎng)格劃分 43-47     3.4 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性的研究 47-49     3.5 本章小結(jié) 49-50 第四章 沖壓式多級(jí)泵的數(shù)值模擬 50-72     4.1 邊界條件、求解控制與收斂判據(jù) 50-52         4.1.1 邊界條件 50    &#