節(jié)能高效礦用排水泵流體動(dòng)力學(xué)分析

【摘要】：隨著礦用排水泵向節(jié)能、高效技術(shù)發(fā)展,國內(nèi)少數(shù)廠家在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝方面對(duì)其進(jìn)行合理的改進(jìn),以其能夠更好地減少各種水力損失以及泄漏量,使礦用排水系統(tǒng)達(dá)到長(zhǎng)期節(jié)能、高效和可靠運(yùn)行。本文以某一型號(hào)的節(jié)能高效礦用排水泵為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)以及優(yōu)化仿真的模擬實(shí)驗(yàn)研究,為改善礦用排水泵的性能提供重要的理論參考,并對(duì)工程實(shí)踐上的優(yōu)化模型起到重要的指導(dǎo)作用。 本文結(jié)合離心泵的流動(dòng)原理及數(shù)值理論,并利用相關(guān)軟件的求解方法,進(jìn)行了以下內(nèi)容研究： (1)以某一型號(hào)的節(jié)能高效礦用排水泵為研究對(duì)象,結(jié)合數(shù)值理論和流動(dòng)原理,選用了求解整機(jī)三級(jí)流道模型的最優(yōu)數(shù)值解法。 (2)根據(jù)節(jié)能高效礦用排水泵過流部件的主要性能參數(shù),對(duì)進(jìn)水段、首級(jí)葉輪、首級(jí)導(dǎo)葉、次級(jí)葉輪、末級(jí)導(dǎo)葉、出水段進(jìn)行水力設(shè)計(jì),并使用Solidwoks軟件建立節(jié)能高效礦用排水泵的整機(jī)三級(jí)全流道模型。然后在Workbench軟件提供的Fluid flow-meshing平臺(tái)上對(duì)整個(gè)離散域模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 (3)使用CFX軟件對(duì)整機(jī)計(jì)算域模型進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬,取得了不同工況下流場(chǎng)模擬特性參數(shù),并得到了葉輪、導(dǎo)葉、整級(jí)以及整機(jī)的速度分布和壓力分布。然后對(duì)整機(jī)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)工況下的瞬態(tài)模擬,得到了具有周期穩(wěn)定和瞬時(shí)效應(yīng)同在的速度和壓力變化規(guī)律。 (4)通過模擬預(yù)測(cè)的節(jié)能高效礦用排水泵外特性曲線,較好的反映出了通過實(shí)驗(yàn)得到的外特性曲線變化趨勢(shì),從而驗(yàn)證了預(yù)測(cè)流場(chǎng)的可靠性,并且分析了預(yù)測(cè)曲線產(chǎn)生誤差的原因。 (5)針對(duì)非設(shè)計(jì)工況下葉輪中的兩個(gè)回流區(qū)現(xiàn)象,提出了在葉輪進(jìn)口背面處銼削和葉輪出口靠后蓋板輪轂處開縫的措施,從而減輕了葉輪內(nèi)回流現(xiàn)象,為礦用排水泵優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。 【關(guān)鍵詞】：礦用多級(jí)泵 數(shù)值模擬 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 優(yōu)化仿真
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TD442.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 節(jié)能高效礦用排水泵的研究背景10
• 1.2 節(jié)能高效礦用排水泵闡述10-12
• 1.2.1 節(jié)能高效礦用排水泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10-11
• 1.2.2 節(jié)能高效礦用排水泵的先進(jìn)制造工藝11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 節(jié)能高效礦用排水泵的研究意義13
• 1.5 研究?jī)?nèi)容流程13-14
• 本章小結(jié)14-15
• 第二章 節(jié)能高效礦用排水泵的數(shù)值理論15-28
• 2.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)原理15
• 2.2 流體四大控制方程15-17
• 2.3 湍流理論、方程及模型17-22
• 2.3.1 湍流理論17-18
• 2.3.2 湍流下的時(shí)均控制方程18-19
• 2.3.3 湍流數(shù)值模型19-22
• 2.4 壁面函數(shù)理論22-25
• 2.4.1 升級(jí)壁面函數(shù)23-24
• 2.4.2 自動(dòng)壁面函數(shù)24-25
• 2.5 計(jì)算區(qū)域離散化25-27
• 2.5.1 離散方法25
• 2.5.2 穩(wěn)態(tài)空間域離散25-26
• 2.5.3 瞬態(tài)時(shí)間域離散26-27
• 2.6 壓力修正法27
• 本章小結(jié)27-28
• 第三章 節(jié)能高效礦用排水泵三級(jí)流道的模型建立及網(wǎng)格生成28-42
• 3.1 整機(jī)三級(jí)流道模型的建立28-35
• 3.1.1 首級(jí)葉輪和次級(jí)葉輪模型的構(gòu)建29-31
• 3.1.2 首級(jí)導(dǎo)葉和末級(jí)導(dǎo)葉模型的構(gòu)建31-34
• 3.1.3 整機(jī)三級(jí)流道模型的組裝34-35
• 3.2 礦用排水泵整機(jī)計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格的生成35-41
• 3.2.1 網(wǎng)格生成方法35
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分平臺(tái)35-37
• 3.2.3 計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格生成37-41
• 本章小結(jié)41-42
• 第四章 節(jié)能高效礦用排水泵整機(jī)三級(jí)流道的數(shù)值模擬42-73
• 4.1 CFX中的求解方式42-44
• 4.1.1 靜止區(qū)域和運(yùn)動(dòng)區(qū)域42
• 4.1.2 邊界條件42-44
• 4.2 整機(jī)三級(jí)流場(chǎng)模擬求解設(shè)定44-50
• 4.2.1 流場(chǎng)穩(wěn)態(tài)模擬求解設(shè)定44-47
• 4.2.2 流場(chǎng)瞬態(tài)模擬求解設(shè)定47-50
• 4.3 整機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)模擬分析50-65
• 4.3.1 整機(jī)模擬性能參數(shù)50-51
• 4.3.2 整機(jī)壓力分布和速度分布51-65
• 4.4 整機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的瞬態(tài)模擬分析65-72
• 本章小結(jié)72-73
• 第五章 節(jié)能高效礦用排水泵的性能驗(yàn)證及優(yōu)化仿真73-80
• 5.1 性能驗(yàn)證及結(jié)果分析73-76
• 5.2 消除葉輪回流的優(yōu)化仿真76-79
• 5.2.1 非設(shè)計(jì)工況下的葉輪內(nèi)回流區(qū)76-77
• 5.2.2 非設(shè)計(jì)工況下的優(yōu)化模擬驗(yàn)證77-79
• 本章小結(jié)79-80
• 結(jié)論與展望80-82
• 結(jié)論80-81
• 展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文85-86
• 致謝86

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