国内固液两相流泵的研究进展_百度文库
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国内固液两相流泵的研究进展|
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基于边界层理论的离心式固液两相流泵的研究
【摘要】：离心式固液两相流泵是固体物料管道水力输送的关键设备,输送效率和输送时的维 护成本都与它有直接关系,其主要失效形式是叶轮叶片的磨料磨损。叶轮参数的选择和 叶片型线的确定都直接影响泵的水力效率和抗磨损能力。
在查阅大量国内外相关文献的基础上,本文选择边界层理论作为研究叶片型线设计 的基本理论。在固液两相流的液相和固相动量微分方程、连续方程及固液相耦合方程的 基础上,推导了基于边界层理论的叶片型线方程。由于边界层分离和尾流区的影响都会 加剧磨损和降低水力效率,本文讨论了边界层分离条件,总结出无进口预旋时叶片型线 的设计方法。通过叶轮叶片磨损机理的研究,推导出了进口预旋角的选择方法,该方法 能有效降低尾流区影响,从而减小固体颗粒对叶片的磨损。这样既避免了三维流体的复 杂数学模型的建立和推导,又弥补了边界层理论在进口预旋角选取上的不足。
以 100 型渣浆泵为实例,利用边界层理论设计出了叶片型线的参数方程。利用 Pro/E 建立了叶轮的三维参数化模型,该模型中的叶片是以边界层理论推导出的叶片型线的参数方程为基准线,利用 Pro/E 的薄板扫描特性而生成的。因此,该模型符合边界层理论,满足边界层不分离条件。本文还利用 Pro/E 的族表特性,实现了叶轮的动态建模。
利用 Ansys 软件对叶轮的单个叶片所受的应力进行了有限元分析,再对采用对数螺 线设计的叶片进行建模和同条件下有限元分析,二者对比结果表明,基于边界层理论所 设计的叶片应力较均匀,应力最大值约减小 18%,所以应用边界层理论进行叶轮设计能 有效降低磨损,提高叶轮及泵的寿命。
本文的研究方法和结论,发展和完善了离心式固液两相流泵的边界层理论,对工程 上离心式固液两相流泵的设计有一定的指导意义。
【关键词】：
【学位授予单位】：西安科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2005【分类号】：TH311【目录】：
1 绪论8-15
1.2 国内外离心式固液两相流泵的发展趋势8-10
1.2.1 高扬程、大流量9
1.2.2 寿命长、效率高9-10
1.2.3 三化程度高10
1.3 国内外离心式固液两相流泵的理论与设计方法研究概况10-14
1.3.1 国内外对内部流动规律研究概况10-12
1.3.2 国内外离心式固液两相流泵的设计方法研究概况12-14
1.4 边界层理论在离心式固液两相流泵的应用研究状况14-15
2 离心式固液两相流泵的主要参数选择15-21
2.1 离心泵的结构15-16
2.2 离心式固液两相流泵叶轮的主要参数确定16-21
2.2.1 用固液两相流理论确定叶轮的参数16-18
2.2.2 用经验法确定叶轮的参数18-21
3 应用边界层理论建立固液两相流泵的边界层流动模型21-30
3.1 固液两相流泵的边界层理论21-22
3.2 固液两相流泵叶片边界层微分方程的建立22-30
3.2.1 正交曲线坐标系22-23
3.2.2 液相动量方程和连续方程在一般正交曲线坐标系中的表达式23-29
3.2.3 固液两相流泵的边界层流动模型29-30
4 离心式固液两相流泵的叶片型线方程30-38
4.1 主流区速度分析30
4.2 叶片型线的参数方程30-32
4.3 参数方程的分析32-33
4.4 边界层分离条件与泵的理论扬程的讨论33-38
4.4.1 边界层内固液两相速度三角形34-35
4.4.2 速度系数与边界层分离35-36
4.4.3 速度系数与无扰动工况条件下泵的理论扬程36
4.4.4 速度系数与两相流泵的理论扬程36
4.5.4 速度系数的分析36-38
5 实例分析38-47
5.1 边界层外边界的速度及其导数38-39
5.2 边界层不分离条件的校核39-42
5.3 输运液固混合物时泵的理论扬程分析42-44
5.4 速度系数的确定及100ZJ 型渣浆泵的型线方程44-47
5.4.1 速度系数的确定44-45
5.4.2 100ZJ 型渣浆泵叶片型线方程45-47
6 离心式固液两相流泵叶轮的磨损分析47-51
6.1 边界层分离对磨损的影响47-48
6.2 进口预旋角对磨损的影响48-51
7 离心式固液两相流泵叶轮的三维仿真51-60
7.1 在Pro/E 下三维模型的建立51
7.2 叶轮的三维设计51-60
7.2.1 无进口预旋叶片模型的建立51-54
7.2.2 生成叶轮模型54-56
7.2.3 建立族表实现动态建模56-60
8 离心式固液两相流泵叶轮的有限元分析60-68
8.1 过流面上的载荷分析60-62
8.2 利用Ansys 对单个叶片进行有限元分析62-68
9 结论68-70
参考文献71-75
攻读硕士学位期间发表的论文75-76
详细摘要76-85
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学位论文作者签名:泡尖山砂
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学位论文作者签名:沼驻山冶
签字日期:≯年弓月日
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数值计算与试验研究
浙江理工大学硕士学位论文 不同叶型全开式叶轮离心泵的数值计算与试验研究
随着科学技术以及计算流体力学的不断进步,离心泵的应用领域在不断拓展,应用范
围也越来越广。而开式叶轮离心泵在一些场合也发挥着举足轻重的作用,目前,离心泵输
送介质也趋向多样化,由于开式叶轮只有部分后盖板,相对于常规叶轮来说,开式叶轮便
于加工制造。并且开式叶轮与壳体之间的间隙较大,因此能够输送含有微细杂物、粘性的
介质。然而,汽蚀现象作为水力机械普遍存在的问题,一直制约着水泵行业的发展,影响
着泵的运行稳定性和可靠性。本文采用数值模拟和试验相结合的方法,对具有不同叶型
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学位论文作者签名：么痔砬
签字日期：伽J珲弓月7日
别醛名．伽惕
签字日期：纱I舜弓月7日
固液两相双流道泵的数值模拟与实
NumericalSimulation
Experimental
DoubleChannel
Solid?-liquid
双流道泵因其具有流道空间宽广、通过能力良好、运行平稳等特点，被广泛
应用于化工、造纸、污水处理、冶金等领域。但是在实际运行过程中发现，泵
容易被损坏，而且效率普遍不高。为了更清楚的认识双流道泵泵内部的结
构和流动规律，国内外的学者均做过相应的研究。但由于双流道泵的叶轮结
构特殊，内部过流部件形状复杂，加之研究历史较短，其设计理论尚不够完善。
因为固液混合流体的流动比较复杂，对许多现象的流场结构和发生原
因认识比较模糊，因此还需要做很多方面的研究来进一步揭示其内部的流
动规律。本文
正在加载中，请稍后...后掠式叶片轴流泵固液两相流数值模拟与优化--《农业工程学报》2014年11期
后掠式叶片轴流泵固液两相流数值模拟与优化
【摘要】：针对轴流叶轮在污水固液两相流介质中的磨损问题,该文设计了不同后掠式叶轮结构方案进行优化设计,分别对后掠角度为40°、65°、90°的后掠叶片和原型叶片进行固液两相流数值模拟和试验对比,并分析了不同后掠方案叶轮内固体颗粒的分布特性。数值模拟结果表明,随着后掠角度的增加,叶片压力面固相体积分数会逐渐减少,而叶片吸力面上固相体积分数会先增加后减小,叶轮内固相的径向流动越明显并且叶片后掠角度越大,固相就越难与叶片压力面接触,而越易与叶片吸力面接触;颗粒直径越大,后掠叶片压力面上固相体积分数越大,而叶片吸力面进口边靠近轮毂处的固相体积分数增加;颗粒浓度越大,后掠叶片压力面上固相体积分数减少,叶片吸力面上固相体积分数增加。当优化后的后掠叶片角为90°时,该叶片结构优化了固体颗粒的分布,可大幅降低叶片轮缘处的磨损,提高了轴流叶轮在污水介质中的使用寿命和运行可靠性。
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TH312【正文快照】：
0引言中国城市污水处理用泵的需求量每年均在递增,尤其是对污水轴流泵需求快速增加,但是目前轴流泵叶轮的设计都是以清水介质为前提,这会导致在泵实际的运行中,叶轮磨损严重,并容易发生叶轮缠绕和流道堵塞等问题[1-4]。因此有必要对现有轴流泵进行耐磨性的优化设计,以适应实际
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