基于內(nèi)流場(chǎng)分析的離心泵葉輪設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)與優(yōu)化.pdf

1、離心泵在工農(nóng)業(yè)各個(gè)部門(mén)中廣泛運(yùn)用，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)部門(mén)中都是必不可少的動(dòng)力設(shè)備，其每年的耗電量占整個(gè)工業(yè)設(shè)備總消耗的25％以上。但離心泵在國(guó)內(nèi)的節(jié)能效果比國(guó)外低了10％～20％，因此在該領(lǐng)域增強(qiáng)現(xiàn)有的技術(shù)手段和改善技術(shù)方法對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，CFD技術(shù)也逐漸進(jìn)入流體設(shè)計(jì)行業(yè)，該技術(shù)在各大企業(yè)得到逐步推廣，運(yùn)用CFD對(duì)離心泵進(jìn)行設(shè)計(jì)改造將成為主流技術(shù)。本文將運(yùn)用CFD技術(shù)中的FLUENT軟件對(duì)離心泵的內(nèi)流

2、場(chǎng)進(jìn)行模擬分析，以離心泵的三個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)為變量，進(jìn)行性能對(duì)比，分析得出設(shè)計(jì)改造方案。
　　本文詳細(xì)介紹了CFD中的湍流模型和控制方程，以及各邊界條件的設(shè)置要領(lǐng)。本文選用單級(jí)單吸IS50-32-160型清水離心泵作為研究對(duì)象，運(yùn)用大型三維建模軟件SolidWorks對(duì)離心泵的葉輪和蝸殼的內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行模型建立，并對(duì)葉輪直徑、葉輪出口寬度和葉片出口安裝角進(jìn)行了參數(shù)系列化，方便分析對(duì)比。接著在三個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)大小有序調(diào)整的基礎(chǔ)上，運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)

3、軟件FLUENT對(duì)該離心泵，在同一工況下，分別進(jìn)行計(jì)算。
　　經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算，可以從軟件的后處理中得出離心泵大量的內(nèi)流場(chǎng)動(dòng)靜力學(xué)信息，包括各部件和區(qū)域的壓力云圖及速度矢量圖等。通過(guò)對(duì)不同的葉輪直徑、葉輪出口寬度和葉片出口安裝角的整機(jī)、葉輪、蝸殼、葉片和隔舌的分析，可得出:各個(gè)流場(chǎng)內(nèi)的壓力和速度分布與理論分析保持一致性，并在此過(guò)程中直觀地觀察到一些不良流動(dòng)現(xiàn)象，如壓力升降梯度大、高負(fù)壓、旋渦和回流等，從側(cè)面反映了計(jì)算結(jié)果的可靠性和

4、此方法的可行性。通過(guò)FLUENT后處理可計(jì)算出各個(gè)物理量，并計(jì)算出并揚(yáng)程、效率等離心泵性能參數(shù)，繪制曲線，在曲線中直觀了解各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)與揚(yáng)程、效率等性能參數(shù)的關(guān)系，并將其與數(shù)學(xué)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得出結(jié)論為:仿真模擬計(jì)算結(jié)果與數(shù)學(xué)計(jì)算趨勢(shì)基本一致，其中存在的偏差在誤差范圍內(nèi)。此方法可軟件模擬實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)改造，為節(jié)能提供數(shù)據(jù)方案。
　　本文采用計(jì)算機(jī)輔助方法對(duì)離心泵內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行分析，避免實(shí)驗(yàn)條件的約束，可以更直觀地觀察內(nèi)部情況和得到更為充分