單流道泵內部三維非定常流動特性的研究.pdf

1、隨著工農業(yè)生產的迅速發(fā)展，在輸送生活廢水、工業(yè)廢水以及含有纖維狀雜物和大顆粒固物的污液時，對泵的防堵塞性能要求越來越高。單流道泵是一種葉輪結構特殊的離心泵，適用于輸送含大顆?；蚶w維等雜物的液體，它的無堵塞性能和抗纏繞性能在幾種無堵塞泵中最佳，并且泵的效率相對較高，功率曲線平穩(wěn)，還具有對輸送物料的無損性及自身耐磨性好的特點。 由于單流道泵的開發(fā)歷史較短，且設計理論不夠完善，在工程設計中多數(shù)設計是建立在經驗基礎之上的，以至于設計出的

2、泵的性能和運行穩(wěn)定性得不到保證。因此迫切需要對單流道泵內部流動進行深入研究，為設計出高性能且運行穩(wěn)定的單流道泵提供理論基礎。 本文把蝸殼和葉輪作為一個整體，對單流道泵內部三維非定常流動特性進行了研究，經分析提出了單流道泵內部三維非定常勢流流動和三維非定常湍流流動的數(shù)值模擬方法，分別計算了水泵內部的速度場、壓力場，葉片表面壓力分布、徑向力變化趨勢，泵的揚程、水功率和效率等，對數(shù)值計算結果進行了分析和研究，并對今后的進一步研究方向作

3、了展望。本文的主要工作有： 1.系統(tǒng)描述了勢流邊界元法求解單流道泵內部流動的基本理論和方法，采用邊界元法求解Laplace方程，給出了控制方程和邊界條件，對單流道泵內部非定常流動進行了勢流計算。 2.基于RANS方程，在雙參考系下，選用標準的k-ε湍流模式，運用有限體積法對控制方程進行離散，對每個時間步長，采用SIMPLE方法對單流道泵內部三維非定常湍流流動進行了數(shù)值模擬，并詳細介紹了數(shù)值離散方法、代數(shù)方程的求解以及近壁

4、區(qū)的處理等。 3.計算了不同工況下水泵內部的速度場、壓力場和葉片表面的靜壓分布，并對計算結果進行了比較和分析，由于勢流計算忽略粘性，求得的蝸殼內局部區(qū)域出現(xiàn)反方向流動，從而導致葉片表面壓力波動變化。 4.求解出無粘和有粘情況下葉片所受的徑向力在不同工況下隨葉片轉角位置的變化趨勢，并對結果進行了比較分析。 5.計算了泵的揚程、水功率和效率，并與試驗結果進行對比，盡管勢流計算得到的流場與粘性計算存在較大差異，但其性能