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旋流泵内部流场全三维数值模拟

专 业: 流体机械及工程
关键词: 旋流泵 内部流动 两相流 数值模拟
分类号: TH311
形 态: 共 62 页 约 40,610 个字 约 1.943 M内容
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内容摘要


X型旋流泵具有良好的无堵塞性能,适用于输送污水,带有纤维和较大颗粒的混合液。

旋流泵内部的流动情况比较复杂,目前对旋流泵的流动机理了解的不是很清楚,所以旋流泵的设计理论也不完善,在工程设计中多数的设计是建立在经验基础之上,利用清水泵设计理论并加以修正来进行设计,所以设计出的泵型效率偏低。

因此迫切需要对旋流泵的内部流动规律进行深入的研究,为设计出高效且运行稳定的旋流泵提供理论基础。

旋流泵是一种叶轮退缩在泵体内,具有较大的无叶腔的一种杂质泵,其内部流动比较复杂,利用测试手段显示泵内的流动状况所需成本高、周期长,且测试结果受到测试手段的限制。

为了找到研究旋流泵内部流动的新方法,本文利用PRO/E建立旋流泵的三维模型,并用GAMBIT划分了网格,采用比较成熟的κ-ε模型来封闭求解N-S方程。

对封闭的方程组进行数值求解,采用有限体积法进行离散,压力修正使用SIMOLEC算法。

利用FLUENT软件模拟了旋流泵在清水中改变叶片宽度以及改变叶轮外径与壳体间隙值时的内部流场并分析出这些参数对旋流泵性能的影响进而确定性能较好的水力模型。

再利用FLUENT软件对此模型在改变颗粒直径和进口初始固相浓度后的固液两相介质工况下的..……

全文目录


摘要
第1章 绪论
1.1 研究旋流泵的意义
1.2 旋流泵内部流场规律的研究
1.2.1 实验手段
1.2.2 数值模拟手段
1.2.2.1 数学模型的建立
1.2.2.2 数值模拟采用的方法
1.3 泵内部流动数值模拟的进展
1.3.1 无粘性流动数值模拟
1.3.2 分区考虑粘性效应的数值模拟
1.3.2.1 势流-边界层的迭代解法
1.3.2.2 射流-尾迹模型
1.3.2.3 涡量-流函数法
1.3.3 三维粘性流动数值模拟
1.3.3.1 直接数值模拟DNS
1.3.3.2 大涡模拟LES
1.3.3.3 Reynol平均RNS
1.3.4 湍流模式理论的研究
1.3.4.1 紊流模型的研究
1.3.4.2 CFD商业软件的开发与应用
1.4 本课题的意义和所研究的主要内容
1.4.1 本课题的意义
1.4.2 本课题所研究的主要内容
第2章 计算模型的建立与网格生成
2.1 模型的建立
2.1.1 三维实体模型的建立
2.2 网格生成
2.2.1 GAMBIT网格生成软件
2.2.2 网格生成
2.2.2.1 网格划分
2.2.2.2 网格质量检查
2.2.3 指定边界条件及计算区域类型
第3章 内部流动的数值模拟
3.1 准备计算网格
3.1.1 计算网格的读入
3.1.2 统一单位
3.1.3 网格检查
3.1.4 平滑和交换网格
3.2 设置模型
3.2.1 选择求解器
3.2.2 运行环境的选择
3.3 确定计算模型
3.4 定义材料
3.5 定义边界条件
3.6 定义离散方法
3.7 计算的初始化何迭代
3.8 收敛判据
3.9 计算结果
第4章 改变结构参数后在清水中的模拟与结果分析
4.1 输送清水介质的模拟结果
4.2 额定工况下的扬程
4.3 改变叶片宽度后在清水中的模拟
4.4 改变叶轮外径与壳体的间隙后在清水中的模拟
4.5 模拟结果的内特性展示与分析
4.5.1 流动规律分析
4.5.2 速度等值线图分析
第5章 输送含沙水介质的模拟与结果分析
5.1 两相流数学模型介绍与选择
5.1.1 模型介绍
5.1.2 模型选择
5.2 内部流场模拟结果
5.3 固体颗粒对泵外特性的影响
结论
一 结论
二 存在的问题
三 展望
参考文献

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中图分类: > TH311 > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 泵 > 叶片式泵 > 离心泵

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