微小型離心泵葉輪內部流動結構參數研究及其表征.pdf

1、離心泵是應用范圍量大面廣的葉輪機械，其中微小型離心泵因其特殊的尺寸范圍被廣泛用于微流體傳輸和醫(yī)療設備中，并得到了研究人員的廣泛關注。作為特殊尺寸的離心泵，微小型離心泵的工作中存在運行不穩(wěn)定、效率低等影響使用的關鍵問題。正確把握和精確捕捉泵內部流動結構及其時空演化規(guī)律，對理解微小型離心泵的運行不穩(wěn)定、內部流動結構及流動不穩(wěn)定性的成因具有重要意義。
　　本文以微小型離心泵模型泵為研究對象，對不同運行工況下葉輪內部流動結構進行捕捉和分析

2、，結合速度、壓力、流線、分離渦等流動參數對內部流動結構時空演變和不穩(wěn)定表征展開分析。對不同工況下葉輪周向壓力脈動和葉輪內部流場的渦核結構進行了分析。在數值分析的基礎上，結合能量梯度理論，從能量場的角度開展多工況微小型離心泵內部流動結構演變規(guī)律的研究，為后續(xù)的微小型離心泵內部流動結構分析以及優(yōu)化設計工作提供更多的研究思路和分析依據。本文的主要工作包括:
　　1.對微小型離心泵進行了定常數值計算，獲得了離心泵的特性曲線;對不同流量工況

3、下泵葉輪內部速度場、壓力場、流線、渦核等流動參數進行了定性和定量的分析?；谀芰刻荻壤碚搶ξ⑿⌒碗x心泵內部流動結構進行了分析，并評估了不同流量工況下微小型離心泵葉輪內部的流動狀態(tài)。研究發(fā)現，能量梯度函數能夠很好的捕捉機械能梯度突變區(qū)域和剪切力突變區(qū)域，而且能夠反映大尺度渦流對葉片表面造成的流動不穩(wěn)定的影響。
　　2.對微小型離心泵進行了非定常數值計算，分析了葉輪內部流動結構隨時間的演變規(guī)律?；谀芰刻荻壤碚搹哪芰繄鼋嵌葘θ~輪內部流

4、動參數進行了提取和分析，研究了內部流場和能量梯度函數K隨時間變化的關聯關系。研究發(fā)現，隨著葉輪靠近隔舌流道中的小尺度渦的尺度逐漸增加，渦流的發(fā)展變化加劇了隔舌附近流場的壓力脈動程度。
　　3.開展了周期性變流量工況下微小型離心泵非定常數值計算，采用正弦波形的流量函數，對流量上升段、流量下降段和流量函數特殊位置點三種階段下離心泵葉輪內部流場進行了分析。發(fā)現在流量變化階段，葉片壓力面附近流場的速度/壓力變化幅度巨大，加劇了壓力面附近流