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简论滑移离心泵内部流场数值模拟和实验

收藏本文 2024-04-15 点赞:4658 浏览:11968 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:离心泵是一种运用较广泛的能耗大效率低的设备。近年来,随着计算机技术的快速进展,利用FLUENT实现离心泵的内部流场数值模拟为了解和掌握离心泵复杂的内部流动开辟了新的途径,弥补了传统设计策略的不足,对离心泵的优化设计、水力性能的改善、提升其效率具有非常重要的作用。本论文首先采取Pro/E软件建立离心泵的三维实体模型,然后采取计算流体动力学软件FLUENT对RY型离心泵进行内部流场的数值模拟,得到不同工况下离心泵内部流场不同时刻的速度分布和压力分布,浅析了离心泵内部的流动规律,并进行性能预测。在此基础上对RY型离心泵进行优化改善,并对优化后的离心泵进行不同工况下内部流场的数值模拟,通过计算结果与实验结果的比较验证该策略计算离心泵内部流动的可行性和正确性。本论文主要作了以下几方面的探讨工作:(1)介绍了离心泵内部流场数值模拟的国内外进展探讨近况及商用CFD软件的进展,以制约方程、湍流模型不足的提出及解决策略、湍流模型的后处理等多方面介绍了湍流流动数值模拟论述。(2)介绍了计算流体动力学的基本论述知识,阐述了流体与流动的基本特性,给出了流体动力学的基本制约方程。(3)利用Pro/E软件对RY型离心泵过流部件进行实体造型,建立离心泵的三维实体模型。(4)介绍了FLUENT环境下离心泵的数值计算历程,运用滑移网格法对离心泵内部湍流流动进行非定常数植模拟,得到不同工况下各个时刻的速度分布和压力分布。通过计算结果比较浅析,揭示了离心泵内部的流动规律。(5)根据数值模拟结果对现有RY型离心泵进行优化设计,并以此为基础进行离心泵的性能预测,将预测结果与已有的实验测试结果进行浅析比较,验证了所采取策略的可行性和正确性。关键词:离心泵论文三维建模论文计算流体动力学论文流场浅析论文数值模拟论文滑移网格论文

    摘要7-8

    Abstract8-12

    第1章 绪论12-19

    1.1 本课题的探讨背景及探讨作用12-13

    1.2 国内外相关技术的进展近况13-14

    1.2.1 国外相关技术进展近况13

    1.2.2 国内相关技术进展近况13-14

    1.3 离心泵内部流场数值模拟的探讨近况及进展走势14-17

    1.4 计算流体动力学(CFD)技术的进展17

    1.5 本课题探讨内容17-18

    1.6 本章小结18-19

    第2章 离心泵内部流场数值模拟论述基础19-34

    2.1 计算流体动力学论述基础19-24

    2.1.1 计算流体动力学基本思想19-20

    2.1.2 流体与流动的基本特性20-21

    2.1.3 流体动力学的基本制约方程21-24

    2.2 湍流流动的数值模拟策略24-25

    2.3 常见湍流模型及运用浅析25-31

    2.4 离心泵内部流场数值模拟策略31-33

    2.5 本章小结33-34

    第3章 离心泵的三维实体建模34-42

    3.1 Pro/E造型软件介绍34-35

    3.2 叶轮三维造型设计35-38

    3.3 蜗壳三维造型设计38-41

    3.4 本章小结41-42

    第4章 离心泵内部流场的数值模拟42-54

    4.1 FLUENT软件介绍42-43

    4.2 几何模型的简化生成与网格的划分43-45

    4.2.1 几何模型简化与生成44

    4.2.2 网格的划分44-45

    4.3 旋转叶轮和静止蜗壳间的耦合模型45-46

    4.4 边界条件46-49

    4.4.1 进口边界条件47-48

    4.4.2 出口边界条件48

    4.4.3 固体壁面边界条件48-49

    4.5 离心泵内部流场的数值模拟计算49-50

    4.5.1 设置计算模型49

    4.5.2 设置边界条件49

    4.5.3 设置求解制约参数49-50

    4.5.4 迭代计算50

    4.6 迭代结果与浅析50-53

    4.7 本章小结53-54

    第5章 离心泵数值模拟结果与实验值比较54-68

    5.1 离心泵性能实验54-58

    5.1.1 基本原理54-55

    5.1.2 实验数据55-57

    5.1.3 绘制离心泵工作性能曲线57-58

    5.2 优化后离心泵数值模拟58-60

    5.2.1 几何模型的建立58-59

    5.2.2 数值模拟结果浅析59-60

    5.3 优化前后数值模拟结果比较60-63

    5.3.1 同一时刻的速度分布比较60-61

    5.3.2 同一时刻的压力分布比较61-62

    5.3.3 同一时刻的湍动能分布比较62-63

    5.4 性能预测与实验值的比较63-67

    5.4.1 FLUENT数值报告介绍63-64

    5.4.2 扬程的预测64

    5.4.3 效率的预测64-65

    5.4.4 预测值与实验值的比较65-67

    5.5 本章小结67-68

    结论68-70

    致谢70-71

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