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基于Bézier曲面造型与CFD分析的离心泵叶轮优化设计

本文将曲面造型与数值计算有机的结合在一起应用到离心泵叶轮的优化设计中。采用曲面造型得到计算区域,通过对离心泵叶轮内部流场的数值计算与分析,为离心泵优化设计提供准确的修改意见,设计出水力性能优异的叶轮。首先采用速度系数法计算得到离心泵叶轮的基本参数,再由Bézier曲线生成一组叶轮叶片型线,按照加厚原理对型线进行加厚,得到正背叶片线,再采用张量积Bézier曲面生成叶片正背面,由MDT进行三维实体造型得到叶片,从而得到流场计算区域的模型。而后采用基于雷诺时均N-S方程与标准κ-ε湍流模型来求解离心泵叶轮内三维粘性紊流,在非结构化网格中,采用基于有限元的有限体积法对方程进行离散,用压力校正法进行数值求解。本文结合实例,通过对原型泵CFD计算结果的分析,提出了两个优化改型方案,并对优化改型方案进行了数值计算。通过与原型泵结果的对比,说明优化改型设计是成功的。  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>

扬州大学
扬州大学

离心泵叶轮内部三维紊流数值模拟研究

离心泵是一种通用水力机械,其内部流动情况一直是泵设计人员十分关注的问题,因为泵内流动的优劣直接影响泵的性能。离心泵叶轮的内部流动是很复杂的三维紊流流动,同时由于受旋转和叶片表面曲率的影响还拌有脱流、回流及二次流的现象,是流体工程中较难的试验研究和数值计算问题之一。早在20世纪50年代,一些专家学者就开始尝试使用数值计算方法来预测叶轮中的流动情况。但具有完备形态的内流数值模拟,一般认为始于吴仲华教授的S1、S2两类相对流面理论后,叶轮机械内流数值模拟才得到了迅速发展。迄今为止,国内许多学者已经对离心泵叶轮内部三维紊流数值模拟进行了研究,也取得了一些成果,但并不理想,也缺少实验验证。近年来得益于计算机技术的高速发展,计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)发展很快,许多商用CFD软件应用非常广泛,在离心泵内部流场数值模拟上的应用也日见增多。通过CFD方法对离心泵叶轮内部流动进行数值模拟,了解液流...  (本文共76页) 本文目录 | 阅读全文>>

《绿色科技》2017年22期
绿色科技

离心泵叶轮非定常入流及激励特性研究现状

1引言离心泵作为典型、通用的流体机械,在国防、核能等领域中属关键设备,随着用途特殊化,运行条件极端化,运行工况多样化,泵的持续、稳定、安全运行要求也日益严苛。随着泵朝向大型化、高速化、高功率密度方向发展,泵的振动噪声成为目前研究的热点问题,也是设计过程中面临的难点和新挑战。尤其是具有极高隐蔽性要求的水下军事装备,低振动噪声特性是泵首要设计要求,其振动噪声能量级瓶颈的突破是目前泵领域亟待解决的难题。离心泵叶轮进口存在复杂的流动结构,包括口环间隙泄漏流、回流、二次流等,其将对主流产生明显影响,进而将对泵内流动诱发的压力脉动、振动特性产生影响。因此,离心泵叶轮非定常流动特性的研究具有显著的学术及工程价值。2国内外研究现状2.1口环泄漏流动的研究口环间隙泄漏流是叶轮进口关键的流场结构。潘中永等[1]通过数值模拟和试验,研究了叶轮口环间隙对离心泵性能的影响,设计了包含前后泵腔在内的全流场模型,基于RNG k-ε湍流模型,建立了3种口环方案...  (本文共3页) 阅读全文>>

《腐蚀与防护》1981年02期
腐蚀与防护

塑料离心泵叶轮的研制

上海石油化工总厂维纶厂生产线上输送醛化液用的DB15oFG一25型离心泵,技术参数是:流量2洲米3/时、转速2900转/分、扬程25米,电机功率飞0砒。原泵叶轮是用高硅铁铸造的 (含硅14~15%),性脆,铸造工艺要求高,铸造过程中易产生冷裂和热裂,成品率低,成本高,而且在安装和使用过程中极易碎裂,影响生产。为此,我所接受了研制塑料离心泵叶轮的任务。 塑料和玻璃钢不仅具有优良的耐腐蚀性能,且成型工艺简便,成本较低,是一种较理想的耐腐蚀泵的结构材料。根据使用特点,塑料叶轮的叶片是三维扭曲的,采用模压整体成形,大流量(250米“/时)。选用的材料须耐醛化液介质的腐蚀,耐80℃温度,并耐高速运转产生的汽蚀破坏。 一、材质的选择: 考虑到塑料叶轮的实际工作条件,我们选择了酚改性二甲苯甲醛玻璃钢、聚丙烯、玻纤增强聚丙烯、氯化聚醚、超高分子量聚乙烯等材料,模压成型工艺,并测定它们的机械性能,及其在醛化液介质中的耐腐蚀性能,进行比较。 醛化液...  (本文共2页) 阅读全文>>

《科技风》2017年20期
科技风

离心泵叶轮设计方法现状与发展趋势

国家相关部门经过统计调查发现,我国年耗电量的10%是由离心泵工作消耗,这就说明离心泵的工作耗电量较大,需要得到改善。离心泵这一类叶轮机械的能量消耗主要发生在叶轮中,因此在设计过程中,提高叶轮的工作效率就可以降低离心泵的能量消耗,对于我国普及节能工作开展具有重要意义。随着世界计算机的飞速发展,计算机在离心泵设计中的应用也逐渐,现在的CFD技术能够对离心泵流场进行分析计算,所得结果有效可靠,与实际相符合。本文主要介绍传统离心泵设计方式的优缺点,并且对现代计算机辅助计算设计的方式做了介绍,体现CFD在离心泵设计中的重要性。1现有优化设计方法离心泵叶片传统设计方法的理论基础是一元设计理论,传统设计方法具有较强的经验性。在设计过程中利用假设的方法将流体流动问题进行简化,例如可以假设叶轮中的流体被叶轮分为多层,流体互不混杂地沿层流动。研究单个旋转流面流动时,可以假设有无限个叶片,这样就可以求出流面上的流线,把相对流线进行叠加之后,形成了叶片...  (本文共1页) 阅读全文>>

《全面腐蚀控制》2017年09期
全面腐蚀控制

离心泵叶轮腐蚀的分析及对策

0前言2016年7月山东某石化厂常减压在切换减三线离心泵P-16/2后发现此泵显示压力明显不足,联系机修人员进行解体检查,发现机泵的叶轮被腐蚀穿孔,从而影响到机泵的上量情况。经过钳工的检修,更换了新的叶轮,回装后此泵运转正常。1原因分析根据实验室对油品分析数据,结合现场设备腐蚀形态,初步的检查分析推断,机泵叶轮和泵壳的腐蚀是由环烷酸腐蚀所造成的。环烷酸是一种存在于石油中的含饱和环状结构的有机酸的总称,石油中的酸性化合物以环烷酸含量最多,故一般称石油中的酸为环烷酸。环烷酸可与高温硫化物腐蚀时生成硫化铁的保护膜反应,生成环烷酸铁和硫化氢。环烷酸铁盐可溶于油中,腐蚀表面不容易成膜,因此环烷酸腐蚀的表面清洁,光滑无垢,腐蚀后在原有的高温高流速区域呈尖锐的流线状沟槽。在低流速区域,则形成边缘锐利的凹坑状。原油中环烷酸含量越高,越容易造成设备的环烷酸腐蚀,原油的总酸值大于0.5mg KOH/g,就会对常减压蒸馏装置中的设备造成环烷酸腐蚀。温...  (本文共2页) 阅读全文>>