直立葉柵型雙向軸流泵的設計理論及數(shù)值模擬.pdf

1、泵是我國三大機械產(chǎn)品之一，它是以液體為工作介質(zhì)進行能量轉(zhuǎn)換的通用機械，廣泛應用于國民經(jīng)濟的各領域。在農(nóng)業(yè)排灌、城市供水、城市排污、石油化工、火力發(fā)電、航空航天、核工業(yè)等方面，都離不開各種類型的泵。 對于各種泵而言，都有其不同的性能特點。在實際的運用領域，對于不同的流量和揚程要使用不同的泵，例如當需要低流量高揚程的情況下，要使用離心泵，對于大流量低揚程時要使用軸流泵，對于介于兩者之間的情況下使用混流泵。但是在很多情況下，一般的泵并

2、不能完全滿足運行環(huán)境的需要。如在某些泵站和輪渡中，要求所使用的軸流泵具有雙向抽送功能的同時，還要具有揚程較高的特點。眾所周知，對于一般的軸流泵的，雖然可以通過反轉(zhuǎn)而實現(xiàn)反向抽水的功能，但效率比正向抽水時要小的多，不能夠滿足某些特殊場合的使用。為了滿足國內(nèi)某些特殊場合使用雙向軸流泵的需要，本文在查閱了國內(nèi)外文獻資料的基礎上，通過借鑒國內(nèi)外研究工作者所提出的一些優(yōu)秀的設計思路，提出了可以雙向抽送的雙向軸流泵的設計方法。所設計的雙向軸流泵跟以

3、前的研究工作者所設計的雙向軸流泵相比，不僅可以滿足雙向抽水性能大致相同的需求，而且還可以用于某些需要揚程較高的特殊場合。 對于本課題的研究，本文主要從以下幾個方面進行了一定的工作。 (1)對前人所提出的低揚程雙向軸流泵的設計方法和提高軸流泵揚程的設計方法進行分析、比較和總結(jié)。嘗試將兩種不同設計方法加以綜合考慮，從而提出三種可以運行在較高揚程工況下雙向軸流泵的結(jié)構型式。 (2)對于本文中的雙向軸流泵葉片的翼型的選取

4、采用了數(shù)值模擬的分析方法。利用數(shù)值模擬軟件FLUENT對采用不同翼型設計的一般軸流泵葉輪內(nèi)部流場進行了全三維的紊流數(shù)值模擬。通過對數(shù)值模擬結(jié)果的分析和比較，選取了一種較為適合本文的雙向軸流泵葉片的翼型。 (3)通過三維造型軟件pro／e完成了三種不同結(jié)構型式下雙向軸流泵葉輪的三維造型。利用計算流體力學前處理工具GAMBIT采用混合網(wǎng)格法對流動區(qū)域進行了網(wǎng)格劃分。最后采用CFD軟件FLUNT對不同結(jié)構型式下的葉輪內(nèi)部流動區(qū)域進行了

5、較為詳細的數(shù)值模擬。在流場求解的過程中，計算模型采用標準的κ-ε模型，針對控制方程的特點，速度求解時使用二階中心差分，壓力與速度耦合求解采用SIMPLEC算法，離散后方程的求解采用Under-Relaxation法。 (4)對數(shù)值模擬的結(jié)果進行分析以獲得不同結(jié)構型式下的雙向軸流泵葉輪的內(nèi)外特性。對三種不同結(jié)構型式下的葉輪內(nèi)部流動規(guī)律進行了一定的分析，并利用數(shù)值模擬得出的葉輪進出口壓力場和速度場對不同結(jié)構型式下的雙向軸流泵葉輪進行