離心泵內(nèi)部流動旋轉(zhuǎn)失速特性研究

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1、學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書江蘇大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)信息研究所、國家圖書館、中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致，允許論文被查閱和借閱，同時授權(quán)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所將本論文編入《中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》并向社會提供查詢，授權(quán)中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社將本論文編入《中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》并向社會提供查詢。論文的公布(包括刊登)授權(quán)江蘇大學(xué)研究生處辦理。本學(xué)位論文屬于不保密學(xué)位論文作者簽名：吾Il釵3／om3-年石月f6日指導(dǎo)教師簽名：．駟t

2、伊釩毛日離心泵內(nèi)部流動旋轉(zhuǎn)失速特性研究ResearchontheCharacteristicsonRotatingStallinCentrifugalPumps姓2012年6月江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要本文系國家杰出青年基金項目“離心泵基礎(chǔ)理論和節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究”(編號50825902)和國家自然科學(xué)基金項目“離心泵內(nèi)部非定常流動誘導(dǎo)振動和噪聲機(jī)理"(編號：50979034)部分研究內(nèi)容。隨著離心泵在多個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對其運(yùn)行的安全性越來越重視。離心泵在運(yùn)行過程中，尤其在小流量工況下會產(chǎn)生很多不穩(wěn)定現(xiàn)象。離心泵內(nèi)旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象的發(fā)生會使泵的外特性發(fā)生改變，產(chǎn)生正斜率。在

3、發(fā)生失速的流量范圍內(nèi)運(yùn)行會產(chǎn)生振動和噪聲，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)的共振，嚴(yán)重影響離心泵性能。因此，離心泵內(nèi)旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象的研究在流體機(jī)械領(lǐng)域具有極其重要的意義。本文采用數(shù)值模擬的方法對離心泵內(nèi)旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象進(jìn)行了研究。研究工作和主要結(jié)論有：1．運(yùn)用Pm／E軟件創(chuàng)建離心葉輪配置單蝸殼壓水室和徑向?qū)~壓水室兩種離心泵模型。對離心泵進(jìn)行網(wǎng)格數(shù)無關(guān)性檢驗，確定了較合理的網(wǎng)格數(shù)來使計算結(jié)果更加科學(xué)和可信。2．應(yīng)用Fluent軟件對兩種壓水室離心泵分別在0．2Qd．1．2Qd流量范圍內(nèi)進(jìn)行定常數(shù)值計算，研究發(fā)現(xiàn)導(dǎo)葉離心泵H-Q性能曲線在0．6Qd．0．7Q流量段出現(xiàn)了正斜率，初步分析其原因為導(dǎo)葉離

4、心泵內(nèi)發(fā)生了旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象。通過定常模擬離心泵模型內(nèi)部湍流流場及相關(guān)理論，進(jìn)一步探討正斜率曲線出現(xiàn)的原因，認(rèn)為正斜率曲線是由于葉輪進(jìn)口預(yù)旋及離心泵內(nèi)旋轉(zhuǎn)失速共同作用所致。3．運(yùn)用Fluent軟件提供的非定常算法對徑向?qū)~離心泵內(nèi)部流動進(jìn)行模擬。研究發(fā)現(xiàn)，O．7Qd工況下導(dǎo)葉和葉輪流道內(nèi)壓力分布的不均勻使得導(dǎo)葉和葉輪流場出現(xiàn)了旋渦，并且在葉輪進(jìn)口出現(xiàn)回流現(xiàn)象。隨著流量減小到0．6Qd工況時，導(dǎo)葉進(jìn)口靠近葉輪輪緣處出現(xiàn)了穩(wěn)定的失速區(qū)，并隨著圓周方向朝葉輪旋轉(zhuǎn)相反的方向傳播，即導(dǎo)葉流道內(nèi)出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象。導(dǎo)葉進(jìn)口及出口壓力分布的不均勻使得失速區(qū)沿著圓周方向傳播，傳播速度約為葉輪

5、轉(zhuǎn)速的20％。通過設(shè)置壓力監(jiān)測點，發(fā)現(xiàn)離心泵出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象時，流道內(nèi)部出現(xiàn)低頻壓力脈動。4．提出了通過導(dǎo)葉開槽來抑制離心泵內(nèi)旋轉(zhuǎn)失速的方法。研究表明，導(dǎo)葉I離心泵內(nèi)部流動旋轉(zhuǎn)失速特性研究單開槽可以使旋轉(zhuǎn)失速的發(fā)生向小流量工況偏移，有效地擴(kuò)大了離心泵穩(wěn)定運(yùn)行的安全區(qū)間。導(dǎo)葉雙開槽可以有效地抑制離心泵內(nèi)旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象的發(fā)生，但其揚(yáng)程和效率都會相應(yīng)地降低。通過比較可知，離心泵導(dǎo)葉單開槽時揚(yáng)程和效率優(yōu)于導(dǎo)葉雙開槽。因此在抑制離心泵內(nèi)旋轉(zhuǎn)失速時應(yīng)根據(jù)工作需求來確定具體方案。當(dāng)需要較大的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)間時應(yīng)損失部分效率而選用導(dǎo)葉雙開槽方案，當(dāng)其需要的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)間較小而對效率要求較高時應(yīng)選

6、用導(dǎo)葉單開槽方案。關(guān)鍵詞：離心泵，旋轉(zhuǎn)失速，正斜率曲線，壓力脈動，數(shù)值模擬Ⅱ江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTThispaperispartoftheprojects“ResearchontheBasicTheoryandEnergy-SavingKeyTechnologyforCentrifugalPumps’’supportedbytheNationalScienceFoundationforDistinguishedYoungScholarsofChina(GrantNo．50825902)and‘‘MechanismofVibrationandNoiseIndu

7、cedbyhtemalUnsteadyFlowinCentrifugalPumps’’supportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(GrantNo．50979034)．Withthedevelopmentofcentrifugalpump'sapplicationindifferentdiscipline，peoplebegintOconcerningmoreaboutthesafetywhenthecentrifugalpumprunning·Duringtheproc