離心油泵蝸殼內(nèi)部三維粘性流體流動.pdf

1、本文研究內(nèi)容是2003年原蘭州理工大學(xué)學(xué)特色研究方向及學(xué)術(shù)梯隊(duì)資助計(jì)劃項(xiàng)目的一部分。
　　 蝸殼式離心油泵是一種在石油化工流程中廣泛的離心油泵。蝸殼是離心油泵的一種重要部件。由于液體存在粘性，所以蝸殼內(nèi)存在能量(水力)損失。另外，蝸殼內(nèi)部流動還影響葉輪周圍的壓力分布，影響葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性。為了使離心油泵具有較好的水力性能和較高的可靠性，國內(nèi)外學(xué)者對離心泵蝸殼的內(nèi)部流動和水力性能都進(jìn)行過深入的研究。但是有關(guān)粘油在蝸殼內(nèi)的三維紊流和層

2、流流動目前還沒有人研究過。本文試圖采用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的方法研究離心油泵蝸殼內(nèi)部三維復(fù)雜流動和水力性能，旨在認(rèn)清粘性流體在離心油泵內(nèi)部流動規(guī)律，為離心油泵蝸殼水力性能分析和水力設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　 本文利用FLUENT6.1.2 CFD軟件和幾何建模及網(wǎng)格劃分的GAMBIT2.0處理軟件，在不同的流體粘度下，分別計(jì)算了90°方形斷面彎管、兩種不同擴(kuò)散角的彎曲圓斷面擴(kuò)散管以及一種離心油泵蝸殼內(nèi)部三維紊流和層流流動，并與實(shí)

3、驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比。研究了網(wǎng)格數(shù)和紊流模型對計(jì)算結(jié)果的影響。給出了不同粘度下蝸殼內(nèi)部流動狀態(tài)、壓力恢復(fù)系數(shù)和水力損失系數(shù)的變化規(guī)律。研究了工況、粘度、蝸殼壁面粗糙度對內(nèi)部流動、水力性能的影響。結(jié)果表明：
　　 (1)彎管的90°彎頭的局部阻力系數(shù)與雷諾數(shù)有關(guān)。
　　 (2)彎曲擴(kuò)散管的擴(kuò)壓能力隨雷諾數(shù)的減小而降低，水力損失隨雷諾數(shù)的減小而增大。
　　 (3)蝸殼內(nèi)部流動是存在二次流的非均勻流動。
　　 (4

4、)工況對蝸殼內(nèi)部流動、壓力恢復(fù)系數(shù)、水力損失系數(shù)是有影響的。
　　 (5)被輸送液體粘度對蝸殼內(nèi)部流動、壓力恢復(fù)系數(shù)、水力損失系數(shù)均較大影響。粘度的提高不但使蝸殼水力損失增加，而且會使擴(kuò)散管失去擴(kuò)壓功能，水力性能變壞。
　　 (6)蝸殼水力損失主要發(fā)生在螺旋部分，但是當(dāng)粘度增高后，擴(kuò)散管的水力損失所占比例提高。因此粘度較高時擴(kuò)散管的設(shè)計(jì)要留意。
　　 (7)葉輪與蝸殼不對中對蝸殼的二次流分布有一定影響，但對水力性