jp50卷盘喷灌机用水涡轮数值模拟与优化

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1、JP50卷盘喷灌机用水涡轮数值模拟与优化NumericalSimulationandOptimizationofHydraulicTurbineofJP50ReelSprinkler指导教师汤匮研究虽研究生塞扭蘧2014年05月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。

2、本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：黼山J护年莎月玷日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊

3、登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密√。学位论文作者签名：’肆吖讲褓知吩年占月，6日指导教师签名：弼纱＼沙‘丫年6月f6日江苏大学硕士学位毕业论文摘要将水能转换成机械能的装置，统称为水力原动机，在我国应用比较广泛，从大型的水力发电站的大型水轮机到工厂余压利用的液力透平，再到农业灌溉用卷盘喷灌机的水涡轮驱动装置，功率范围由最大的70多万千瓦(三峡电站的水轮机组最大出力)到最小不到一个千瓦。本文所述的水涡轮为卷盘喷灌机用的水力驱动装置，作为卷盘喷灌机的核心装置，其功用在于提供回收软管的动力，以实现喷灌机的自动喷洒。因为需

4、要满足不同的灌溉需求，喷灌机用水涡轮需要有较宽的调速范围，以满足不同的降水量。但现有的国产喷灌机的水涡轮普遍存在效率低、输出功率不足的问题。目前，国内外对水力涡轮的研究侧重于流量较大，比转速稍高的一类水涡轮的研究，而对于卷盘喷灌机用水涡轮(以下简称水涡轮)研究较少。为此，本文开展了以下研究工作：(1)首次搭建了一种基于磁粉制动器吸收功率的水涡轮试验台，可对目前国产卷盘喷灌机用水涡轮进行了水力性能试验，获得了不同转速下的性能曲线。试验发现国产水涡轮效率不足20％，急需进行优化设计研究。(2)采用先进计算流体动力学软件，对现有JP50

5、卷盘喷灌机用水涡轮内部流场进行了数值模拟，分析了压力分布和速度分布情况，掌握了造成现有卷盘喷灌机用水涡轮效率低的主要原因是结构形式和叶片水力参数不合理。(3)针对现有水涡轮效率低的主要原因，对其进行了优化改进，优化方案包括叶片的进出口安放角、叶片宽度、转轮后盖板等多种参数的理论计算和取值，最终确定了优化的水涡轮水力参数，并利用ANSYS对优化的水涡轮进行了多方案数值模拟，对其内部流态进行了分析，找出了最优模型。最优模型在设计转速下，最高效率为53％，比现有水涡轮效率提高30％以上。关键词：水泵，水涡轮，性能试验，数值模拟JP50卷

6、盘喷灌机用水涡轮数值模拟与优化江苏大学硕士学位毕业论文ABSTRACTThedeviceforconvertinghydraulicenergyintomechanicalenergyiscollectivelyreferredtohydraulicprimemoverwhichhasawideapplicationinChina，fromlargewaterturbineofthelargescalehydroelectricpowerstationtowaterturbineofutilizationoftheresidual

7、pressurethentowaterturbinedrivingdeviceofa鲥culturalirrigationspoolsprinkler,andpowermngeisfrom700，000kWtolessthanlkW．Thewaterturbinediscussedinthispaperisusedinhydraulicdrivingdeviceofreelsprinklingirrigationmachine．Asthecoredeviceofreelsprinklingirrigation，itsfunctio

8、nistoprovidedynamictohoserecoveryofrealizationofautomaticsprayingirrigationmachine．Becauseoftheneedtomeetthedifferentneedsof