背叶片流动机理及对离心泵性能影响的研究
发布时间：2023-03-22 18:37
带背叶片加双密封环的叶轮不仅具备平衡离心泵大部分轴向力的能力,又能降低泵腔内轴封压力,同时,合理的背叶片形状还会改善泵的性能。本文以提高离心泵性能为目的,以一台比转数为34的IS80-50-315型离心泵作为研究对象,设计了不同几何参数和形状的背叶片,采用试验研究与数值模拟相结合的方法,分析了不同几何模型下的试验泵的性能、背叶片表面压力特性及泵腔体内流动特性和压力脉动特性。第一,针对不同背叶片试验难以更换的问题,专门设计了叶轮不变、只更换背叶片的装置,基于浮动叶轮闭式试验台,在全流量工况下对泵性能进行了测试,尝试了背叶片加平衡孔的组合对泵性能影响,发现增加叶轮背叶片数目,泵扬程先升高后降低、输入功率持续增加、效率下降幅度逐渐增加,并且背叶片数目等于5时泵水力性能最优;额定工况下背叶片腔内液体压力随叶轮径向半径增大近似成线性规律变化;背叶片对泵水力性能影响大于平衡孔,两者皆存在时,背叶片腔内液体压力进一步降低,对于低比转速离心泵而言,平衡轴向力效果不佳。第二,通过数值与试验的泵外特性、后泵腔内压力分布,验证了数值手段的可信性。根据数值结果得出,额定工况下背叶片数为5的背叶片腔中间截面的液...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 本课题名称及来源
1.1.1 课题名称
1.1.2 课题来源
1.2 本课题研究背景及意义
1.3 国内外研究进展概述
1.3.1 背叶片对泵性能影响的研究
1.3.2 背叶片对泵轴向力影响的研究
1.3.3 背叶片优化设计研究
1.4 主要研究内容及方法概述
1.5 本章小结
第2章 背叶片对泵性能和后泵腔压力影响的试验研究
2.1 试验台结构及测试仪表
2.1.1 离心泵闭式试验台结构及功能
2.1.2 主要测试仪表
2.2 背叶片腔压力测试装置
2.3 试验方案
2.3.1 试验方案制定
2.3.2 试验步骤
2.3.3 试验结果换算
2.4 试验结果及分析
2.4.1 背叶片数目对泵性能影响
2.4.2 背叶片和平衡孔对泵性能影响
2.4.3 背叶片数目对背叶片腔压力影响
2.4.4 背叶片和平衡孔对背叶片腔压力影响
2.5 本章小结
第3章 数值模拟方法
3.1 数值模拟概述
3.2 计算模型与网格划分
3.2.1 计算模型的建立
3.2.2 网格划分
3.3 CFD方法及湍流模型
3.3.1 流动控制方程
3.3.2 湍流模型
3.3.3 计算方法及边界条件设置
3.4 数值模拟可信性分析
3.4.1 网格无关性检验
3.4.2 试验泵外特性曲线
3.4.3 后泵腔内液体压力曲线
3.5 本章小结
第4章 背叶片腔内流动特性及其对泵性能的影响
4.1 背叶片数目对泵性能及后泵腔液体流动特性影响
4.1.1 背叶片数目对泵性能影响的模拟与试验对比
4.1.2 背叶片数目对后泵腔液体流动特性的影响
4.2 背叶片宽度对泵性能及后泵腔液体流动特性影响
4.2.1 背叶片宽度对泵性能的影响
4.2.2 背叶片宽度对后泵腔液体流动特性的影响
4.3 背叶片外径对泵性能及后泵腔液体流动特性影响
4.3.1 背叶片外径对泵性能的影响
4.3.2 背叶片外径对后泵腔液体流动特性的影响
4.4 背叶片厚度对泵性能及后泵腔液体流动特性影响
4.4.1 背叶片厚度对泵性能的影响
4.4.2 背叶片厚度对后泵腔液体流动特性的影响
4.5 背叶片形状对泵性能及后泵腔液体流动特性影响
4.5.1 背叶片形状对泵性能的影响
4.5.2 背叶片形状对后泵腔液体流动特性的影响
4.6 本章小结
第5章 背叶片表面压力分布与泵腔压力脉动特性分析
5.1 背叶片表面压力特性分析
5.1.1 背叶片工作面和背面轴向位置选取
5.1.2 同一轴向位置背叶片上压力特性分析
5.1.3 不同轴向位置背叶片上压力特性分析
5.2 背叶片腔和蜗壳内液体压力脉动特性分析
5.2.1 监测点布置及时间步设置
5.2.2 无背叶片时后泵腔内压力脉动特性分析
5.2.3 直叶片对后泵腔内压力脉动特性的影响分析
5.2.4 前弯叶片对后泵腔内压力脉动特性的影响分析
5.2.5 后弯叶片对前后泵腔内压力脉动特性的影响分析
5.2.6 前后泵腔内同一径向位置处压力脉动特性的影响分析
5.2.7 背叶片对蜗壳隔舌附近压力脉动特性的影响分析
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 主要研究结果
6.2 展望
参考文献
致谢
附录A攻读硕士期间取得的科研成果
本文编号：3767379
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 本课题名称及来源
1.1.1 课题名称
1.1.2 课题来源
1.2 本课题研究背景及意义
1.3 国内外研究进展概述
1.3.1 背叶片对泵性能影响的研究
1.3.2 背叶片对泵轴向力影响的研究
1.3.3 背叶片优化设计研究
1.4 主要研究内容及方法概述
1.5 本章小结
第2章 背叶片对泵性能和后泵腔压力影响的试验研究
2.1 试验台结构及测试仪表
2.1.1 离心泵闭式试验台结构及功能
2.1.2 主要测试仪表
2.2 背叶片腔压力测试装置
2.3 试验方案
2.3.1 试验方案制定
2.3.2 试验步骤
2.3.3 试验结果换算
2.4 试验结果及分析
2.4.1 背叶片数目对泵性能影响
2.4.2 背叶片和平衡孔对泵性能影响
2.4.3 背叶片数目对背叶片腔压力影响
2.4.4 背叶片和平衡孔对背叶片腔压力影响
2.5 本章小结
第3章 数值模拟方法
3.1 数值模拟概述
3.2 计算模型与网格划分
3.2.1 计算模型的建立
3.2.2 网格划分
3.3 CFD方法及湍流模型
3.3.1 流动控制方程
3.3.2 湍流模型
3.3.3 计算方法及边界条件设置
3.4 数值模拟可信性分析
3.4.1 网格无关性检验
3.4.2 试验泵外特性曲线
3.4.3 后泵腔内液体压力曲线
3.5 本章小结
第4章 背叶片腔内流动特性及其对泵性能的影响
4.1 背叶片数目对泵性能及后泵腔液体流动特性影响
4.1.1 背叶片数目对泵性能影响的模拟与试验对比
4.1.2 背叶片数目对后泵腔液体流动特性的影响
4.2 背叶片宽度对泵性能及后泵腔液体流动特性影响
4.2.1 背叶片宽度对泵性能的影响
4.2.2 背叶片宽度对后泵腔液体流动特性的影响
4.3 背叶片外径对泵性能及后泵腔液体流动特性影响
4.3.1 背叶片外径对泵性能的影响
4.3.2 背叶片外径对后泵腔液体流动特性的影响
4.4 背叶片厚度对泵性能及后泵腔液体流动特性影响
4.4.1 背叶片厚度对泵性能的影响
4.4.2 背叶片厚度对后泵腔液体流动特性的影响
4.5 背叶片形状对泵性能及后泵腔液体流动特性影响
4.5.1 背叶片形状对泵性能的影响
4.5.2 背叶片形状对后泵腔液体流动特性的影响
4.6 本章小结
第5章 背叶片表面压力分布与泵腔压力脉动特性分析
5.1 背叶片表面压力特性分析
5.1.1 背叶片工作面和背面轴向位置选取
5.1.2 同一轴向位置背叶片上压力特性分析
5.1.3 不同轴向位置背叶片上压力特性分析
5.2 背叶片腔和蜗壳内液体压力脉动特性分析
5.2.1 监测点布置及时间步设置
5.2.2 无背叶片时后泵腔内压力脉动特性分析
5.2.3 直叶片对后泵腔内压力脉动特性的影响分析
5.2.4 前弯叶片对后泵腔内压力脉动特性的影响分析
5.2.5 后弯叶片对前后泵腔内压力脉动特性的影响分析
5.2.6 前后泵腔内同一径向位置处压力脉动特性的影响分析
5.2.7 背叶片对蜗壳隔舌附近压力脉动特性的影响分析
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 主要研究结果
6.2 展望
参考文献
致谢
附录A攻读硕士期间取得的科研成果
本文编号：3767379
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