微型葉輪泵內(nèi)流動(dòng)結(jié)構(gòu)的CFD數(shù)值模擬研究.pdf

1、微型葉輪泵在現(xiàn)代化的化工、醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，如血液輸送、電子設(shè)備冷卻等。然而，葉輪泵的外特性隨著葉輪尺度減小，其性能變化不再按照相似規(guī)律變化，如泵流量、效率隨尺度減小下降很快。泵這些外特性隨葉輪尺度減小變化的規(guī)律、物理機(jī)理目前還不十分清楚，對于在微尺度下葉輪幾何參數(shù)，如入口角、出口角、葉輪轉(zhuǎn)速對泵性能的影響也沒有系統(tǒng)的研究報(bào)告。為此，本論文的研究目的是探尋葉輪泵的外特性隨尺度減小的變化規(guī)律及內(nèi)在物理機(jī)理，進(jìn)一步探討

2、小尺度葉輪幾何參數(shù)對泵性能和內(nèi)部流場的影響。
　　 本論文首先對微型泵內(nèi)的流動(dòng)模型進(jìn)行了簡單的介紹，然后采用流體計(jì)算軟件FLUENT對兩個(gè)幾何相似的微型泵的內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，模擬結(jié)果和文獻(xiàn)提供的PIV實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比，證明本文采用RNG(k)-ε湍流模型可以較準(zhǔn)確模擬微型葉輪泵內(nèi)流動(dòng)。
　　 本文在保持模型泵其它參數(shù)不變的情況下，改變?nèi)~片出口角、葉片入口角、葉輪轉(zhuǎn)速和直徑，采用RNG(k)-ε湍流模型對微型葉輪泵進(jìn)行了

3、穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬研究，以泵效率和揚(yáng)程最高為目標(biāo)，優(yōu)化了微型葉輪泵葉片進(jìn)出口角兩個(gè)幾何參數(shù)。模擬結(jié)果表明:葉片出口角分別為72°、62°、52°、42°、32°、22°，入口角為85°時(shí)，泵最高效率點(diǎn)和最高揚(yáng)程點(diǎn)均對應(yīng)葉片出口角為52°。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步計(jì)算發(fā)現(xiàn)其最高效率點(diǎn)和最高實(shí)際揚(yáng)程點(diǎn)均在出口角為46.8°，與理論揚(yáng)程的曲線拐點(diǎn)是同一個(gè)點(diǎn)。入口角分別為85°、75°、65°、55°、45°、35°、25°、15°，出口角為46.8°時(shí)，

4、其揚(yáng)程隨著入口角的增大而增大。對葉輪葉片進(jìn)出口角分別是85°和46.8°的葉輪進(jìn)行了調(diào)速性能模擬，即改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速分別為50 rad/s、100 rad/s、200 rad/s、300 rad/s、500 rad/s、600 rad/s、800 rad/s,研究了微型葉輪泵外特性隨著轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律，對傳統(tǒng)離心泵的比例定律進(jìn)行了一定的修正。改變?nèi)~輪的直徑，分別為10mm、20mm、30mm、40mm、50mm，在假設(shè)流量符合相似定律的前提下