CB8065125型船用泵的数值模拟及优化设计

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1、江苏大学硕士学位论文CB80-65-125型船用泵的数值模拟及优化设计姓名：王董梅申请学位级别：硕士专业：流体机械及工程指导教师：刘建瑞20091218江苏大学硕士学位论文摘要本课题系“十一五"国家科技支撑计划项目“工业泵高效水力模型及典型产品开发研制”(编号：2008BAF34810．I)课题研究内容。本课题针对CB80．65．125型船用泵性能不能满足用户需求，设计了6种方案的水力模型，并进行数值模拟分析与试验研究，取得了较好的效果。论文主要研究工作和创新点总结如下：1．采用CFD技术对叶轮内部流动的压力、速度变化和船用泵

2、的性能进行数值模拟计算及分析，并将数值模拟结果与试验结果比较，数值模拟的扬程、效率曲线与试验的扬程、效率曲线趋势较吻合。性能预测表明，在泵的设计阶段采用数值模拟计算的方法分析所设计的水力模型性能的优劣，是一种优化设计的好方法。2．根据叶轮性能预测结果与试验结果的对比分析，提出了叶轮的一些改进措施，设计了其他几种叶轮的水力模型方案，并预测出泵的水力性能。选出预测叶轮方案中性能优秀的水力模型，采用快速成形制造，并进行性能试验。从中选择优秀的水力模型，提出叶轮的优化设计方案，以满足船用泵的性能要求并提高其效率。3．对方案六叶轮在设计

3、工况点进行非定常计算，得到叶轮在旋转时动压、湍动能的变化情况，隔舌、叶轮出口及第五断面监测点处的压力脉动情况，并经过对压力脉动的数据进行傅里叶变换得到其频谱变化图；分析了船用泵内的因漩涡、二次流、汽蚀等因素产生的振动、噪声机理，为减小振动和噪声做了一些基础研究工作。4．结合FLUENT模拟的内部流动分析、优化设计，在产品设计阶段预测船用泵的性能，分析内部流动产生的漩涡、二次流等不良现象，减少了试验次数，使船用泵的设计成本和设计周期都大大减小，同时也提高了设计质量。通过对6种叶轮设计方案进行数值模拟分析，叶轮方案六的工作面处的相

4、对速度比较均匀，叶片进口处撞击损失小，漩涡损失小，叶片的几何参数及形状符合流动特性。分析：设计及确定的叶轮几何参合理，与压水室配合较好。经试验江苏大学硕士学位论文表明：叶轮方案六在设计工况点的效率比原型船用泵的效率提高了6．16％，方案六叶轮水力性能最优秀，船用泵性能满足设计要求，船用泵效率比国家标准提高3．16％。关键词：船用泵，数值模拟，优化设计，性能预测，试验研究Ⅱ江苏大学硕士学位论文ABSTRACTThesubjectispartof‘‘DevelopmentandManufacturingResearchofEffi

5、cientIndustryPumpHydraulicModelsandTypicalProducts”，whichispartof“NationalSienceandTechnologySupportProjects’’in“EleventhFive-Year'’plans．AstheCB80—65—125shippumpcan’tfulfilltheuser’srequirements．Inthispaper,siximpellersweredesigned，simulatedandexperimentedtocontinu

6、ouslyimprovetheperformance．Andtheresearchachievedasatisfactoryresult．Themainworkandinnovativepointsofthisarticleareasfollows：1．Theperformance，pressureandvelocitydistributionswereobtainedusingtheCFDtechnology．Comparedwiththeexperimentaldata，itcallbeconcludedthatsimul

7、atedHeadandefficiencymatchedverywell．Theresultsshowedthatthedesignercouldpredicttheperformancesbysimulatingtheinnerflowwhendesigningthepump．Therefore，itisagoodoptimizationmethod．2．Theimprovementmeasureswereapproachedafteranalyzingthesimulationresultsandtheexperiment

8、aldata．Thenotherimpellersweredesigned．Andtheperformancesweregotbysimulatingthepumps．Thebetterperformanceimpellerswereselectedandmanufactur