基于CFD的离心泵性能仿真分析开题报告

 2021-08-14 02:35:14

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1 目的及意义:

泵在工业化过程中常被用作通用设备,工业过程中通过泵设备把机械能转化为输送介质的动能和势能[1]。不同行业中泵的应用种类不同,如农田灌概中应用的清水泵,化工行业中常用的输油泵、真空泵,核电行业中的高压高温离心泵,矿山工业中应用的往复泵和隔膜泵等。在泵的种类中,应用最广泛和研究最成熟的就是离心泵。它加工制作方便,单泵的扬程和效率涵盖范围很大,运行中维护处理方便,稳定,也很快捷。在工业能耗比例中,所有泵的能耗消耗占有五分之一。随着科技现代化发展和社会持续性进步,追求泵的企业少投入以及多产出指标,对泵提出了更为严格的要求。因此,对离心泵的性能参数进行模拟仿真分析,这是有重要的理论意义和工程应用价值的。

离心泵,作为一种通用机械,在给人们带来巨大方便的同时,每年又消耗着巨大能源,并且离心泵一直存在着低效率、汽蚀性差、内部流动不稳定等问题,且用户使用要求与泵的性能参数存在着偏差[2]。离心泵的高速旋转、流体粘性以及动静部件间的相互作用等决定了其内部流场实际上是一个非定常的极其复杂的流动形式,有的甚至还是固液或气液等多相流动[3]。在传统的离心泵研制过程中,一个成功的水力设计模型必须经过多次性能试验模型修改才能完成。随着计算流体力学cfd(computational fluid dynamics)的发展,数值模拟已成为泵性能预测和优化设计的主要方法[4-6]。试验一般只能测出外特性的变化情况,而数值模拟就可以很好的再现内部流场的变化,帮助我们解决离心泵中好多试验不能解决的问题。基于cfd技术的流场分析法能够对离心泵内部这种极其复杂的流动状况进行整机数值模拟,再结合一定的试验验证,能够很好的弥补传统设计方法的不足。

本文通过对额定工况下离心泵内流数值模拟,揭示实际工作中离心泵的内流情况,分析离心泵的各种性能曲线,而且,关于研究离心泵的性能,采用cfd数值模拟以及pumplinx,分析在离心泵不同进口宽度、出口宽度条件下对叶轮效率的影响,以及叶片出口角、包角叶片数的影响,另外分析了不同进口形状模型的影响等,对改善甚至提高泵的性能仿真以及扩大泵的使用范围等都具有重要的工程现实意义。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容:

本文基于cfd理论,利用pumplinx软件对离心泵整机流场进行数值模拟,揭示实际工作中离心泵的内流情况,根据扬程、轴功率及效率等外特性的计算值,预测分析离心泵的性能曲线,并将此预测曲线与试验曲线对比,验证数值模拟的准确性,进一步得到相关数据的预测结果。

2.2、研究目标:

(1)采用cfd数值模拟与试验相结合的方法对cqb65-50-160f离心泵整机流场进行数值模拟,揭示实际工作中离心泵内部流动情况和水力特性。

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3. 研究计划与安排

2016.2-2016.3 查阅文献,明确研究内容,了解研究所需的资料,确定研究方向,

完成开题报告;学习pumplinx,完成英文文献翻译。

2016.3-2016.4 用cfturbo完成离心泵三维建模、用pumplinx完成数值模拟并进行分析。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 胡良波. 多级离心泵流场分析及结构优化[d]. 华东理工大学, 2015.

[2]张玉臻.离心泵切割定律试验研究及其应用[j].排灌机械,1995, (2): 3-6

[3]袁寿其,刘厚林 . 泵类流体机械研究进展与展望[j].排灌机械 ,2007 , 25(6) : 46 - 51.

[4]dyson g, teixeira j. investigation of closed valve operation using computational fluid dynamics[c] proceedings of the asme 2009 fluids engineering division summer meeting, august 2-5, 2009, vail, colorado, usa.

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