CB80-65-125型船用泵的數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、本課題系“十一五”國家科技支撐計劃項目“工業(yè)泵高效水力模型及典型產(chǎn)品開發(fā)研制”(編號：2008BAF34810-1)課題研究內(nèi)容。
　　 本課題針對CB80-65-125型船用泵性能不能滿足用戶需求，設(shè)計了6種方案的水力模型，并進行數(shù)值模擬分析與試驗研究，取得了較好的效果。論文主要研究工作和創(chuàng)新點總結(jié)如下：
　　 1.采用CFD技術(shù)對葉輪內(nèi)部流動的壓力、速度變化和船用泵的性能進行數(shù)值模擬計算及分析，并將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗

2、結(jié)果比較，數(shù)值模擬的揚程、效率曲線與試驗的揚程、效率曲線趨勢較吻合。性能預(yù)測表明，在泵的設(shè)計階段采用數(shù)值模擬計算的方法分析所設(shè)計的水力模型性能的優(yōu)劣，是一種優(yōu)化設(shè)計的好方法。
　　 2.根據(jù)葉輪性能預(yù)測結(jié)果與試驗結(jié)果的對比分析，提出了葉輪的一些改進措施，設(shè)計了其他幾種葉輪的水力模型方案，并預(yù)測出泵的水力性能。選出預(yù)測葉輪方案中性能優(yōu)秀的水力模型，采用快速成形制造，并進行性能試驗。從中選擇優(yōu)秀的水力模型，提出葉輪的優(yōu)化設(shè)計方案，以

3、滿足船用泵的性能要求并提高其效率。
　　 3.對方案六葉輪在設(shè)計工況點進行非定常計算，得到葉輪在旋轉(zhuǎn)時動壓、湍動能的變化情況，隔舌、葉輪出口及第五斷面監(jiān)測點處的壓力脈動情況，并經(jīng)過對壓力脈動的數(shù)據(jù)進行傅里葉變換得到其頻譜變化圖；分析了船用泵內(nèi)的因漩渦、二次流、汽蝕等因素產(chǎn)生的振動、噪聲機理，為減小振動和噪聲做了一些基礎(chǔ)研究工作。
　　 4.結(jié)合FLUENT模擬的內(nèi)部流動分析、優(yōu)化設(shè)計，在產(chǎn)品設(shè)計階段預(yù)測船用泵的性能，分析

4、內(nèi)部流動產(chǎn)生的漩渦、二次流等不良現(xiàn)象，減少了試驗次數(shù)，使船用泵的設(shè)計成本和設(shè)計周期都大大減小，同時也提高了設(shè)計質(zhì)量。
　　 通過對6種葉輪設(shè)計方案進行數(shù)值模擬分析，葉輪方案六的工作面處的相對速度比較均勻，葉片進口處撞擊損失小，漩渦損失小，葉片的幾何參數(shù)及形狀符合流動特性。分析：設(shè)計及確定的葉輪幾何參合理，與壓水室配合較好。經(jīng)試驗表明：葉輪方案六在設(shè)計工況點的效率比原型船用泵的效率提高了6.16％，方案六葉輪水力性能最優(yōu)秀，船用泵