离心泵叶轮的有限元分析及内部流场的数值模拟.pdf

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1、离心泵叶轮的有限元分析及内部流场的数值模拟FiniteElementAnalysisofCentrifugalPumpImpellerandNumericalSimulationofInternalFlowField2011年4月合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名(工作单位、职称)主席：合眨鹫委员：踯合肥工业大学痂亏修肛业大学白F孔吻中国通用机械设计研究院教授教授教授’高级工程师獬伽碰婵副掀导师：f孓从独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知

2、，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金目旦王些太堂一或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同二J：作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字：专笺臻琶签字日期：谰f1年明胡日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金胆互些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金魍王些太堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保

3、存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权二}s)学位论文者签名：钦臻旒签字日期：Ⅵff年币月>?日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：导师签名：刁毗枇签字日期：仓u年华月谬日电话：邮编：离心泵叶轮的有限元分析及内部流场的数值模拟摘要离心泵在工农业生产及国民经济的许多部门中有着广泛的应用，发挥着重要的作用。叶轮是离心泵中最重要，也是最容易发生破坏的部件。对离心泵叶轮内部流场进行数值模拟，进一步对叶轮进行流固耦合的应力分析及模态分析，对于防止破坏发生，进行优化设计，改善离心泵的运行特性有着重要意义。ANSYSWorkbench作为一种新的多物

4、理场协同CAE仿真平台，可以为CAD软件与设计流程间提供更好的整合性，以及提供强大的多物理场协同分析，为流固耦合分析提供了全新的、更为简便的方法。首先采用RNGk一占湍流模型，在ANSYSWorkbench中以FLUENT软件为工具计算离心泵叶轮内部流道的三维定常湍流流动，以获得叶轮内流场的速度、压力分布情况，并分析该叶轮的内部水力特性。通过建立ANSYSWorkbench不同分析项目间的连接，可以将根据流场分析计算所得叶轮壁面的稳态流体压力加载至叶轮模型表面，获得叶轮在流体压力下的受力状态。然后进行叶轮的强度分析，得到叶轮在各个工况下的最大应力点和最大变形

5、位置及其精确数值，校核叶轮的强度和刚度，避免叶轮的断裂破坏。通过进行实际约束状态下的模态分析，得到离心泵叶轮的固有频率和振型，分析其结构刚度和动态特性并发现薄弱环节，避免共振的发生。关键词：离心泵叶轮：CFD；定常：流固耦合；模态分析FiniteElementAnalysisofCentrifugalPumpImpellerandNumericalSimulationofInternalFlowFieldABSTRACTCentrifugalpumphasbeenwidelyusedandplaysanimportantroleinagriculturalp

6、roductionandmanysectorsofnationaleconomyindustrial．Centrifugalpumpimpelleristhemostimportantandalsothemostpronetodamageparts．Simulatingtheflowfieldofimpellercentrifugalpump，andfurtheranalysisfluid‘solidcouplingstressandmodal，issignificantforpreventingdamageoccurring，optimization，an

7、dimprovingtheoperatingcharacteristicsofcentrifugalpump·Ansysworkbenchasanewmulti—physicssimulationplatformforcollaborativeCAE，couldprovidesabetterintegrationbetweenCADsoftwareanddesignprocess，andprovidesapowerfulmulti-physicssynergyanalysis，offeringanmoreconvenientwayandbrandnewway

8、forfluid-solidinteractiona