旋涡泵流道的研究

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1、旋涡泵流道的研究StudyonChannelofVortexPump2014年6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，均已在文中以明确方式标明。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：夕，夕『午年∥月占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

2、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(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密口√学位论文作者签名：／者步奄弧砷l悻6日‘R指导教师签名：9矽阡占日江苏大学硕士学位论文摘要旋涡泵具有流量小、扬程高的特点，且结构简单，在工业生产、农林灌溉中广泛运用。旋涡泵工作原理特殊，工作效率普遍偏低

3、，对旋涡泵进行研究具有重要意义。对旋涡泵性能影响较大的主要有三个方面：叶轮型式、隔板间隙和流道型式。流道对旋涡泵的影响因素有流道截面形状、进出口位置和隔板宽度，本文主要对旋涡泵流道截面形状进行研究。旋涡泵运行时，主要依靠旋涡传递能量，其内部流动状态复杂，用理论的方法来预测旋涡泵流道内的流动还比较困难，现阶段对旋涡泵的流道的设计主要以现有产品为模型进行修改，或者根据经验参数设计。本文以浙江某企业生产的XKM80—1型旋涡泵为研究对象，以提升性能为目的，对其流道进行研究。资料表明，不同尺度的旋涡对旋涡泵内的能量传递及耗散有很大影响，能量主要通过小尺度涡耗散。运用数值模拟的方法，对研究对象内

4、部流动状态进行分析，得出旋涡泵流道内小尺度涡的产生部位，结合现有的设计流量与截面面积的关系理论，对旋涡泵流道的截面形状进行改变，以改善流道内的流动状态，减少小尺度涡对能量的耗散，提升旋涡泵的性能。为了达到这一目的，所做的主要工作及研究成果有：1、采用数值计算的方法对旋涡泵的外特性、内流场进行数值模拟，分析了泵内流动状态，得出了流道截面的速度、压力、涡量的分布规律。2、基于数值计算结果，分析流道截面的流动规律，发现流道截面上的流动在叶轮出口处至流道壁之间存在回流并且叶轮的出流与流道壁形成直接冲击，形成大量的小尺度涡，造成了能量损失。分析得出：在叶轮的出口处，径向速度相对较小，流体质点所具

5、有的动能不能克服工作流体的粘性到达流道壁面，形成一个完整的大尺度涡；在叶轮出口与流道壁面的中间位置，工作流体提前转捩，在靠近流道壁面位置形成反向旋涡，两个反向旋涡伴随着小尺度涡，消耗了机械能，造成能量浪费。3、基于流道截面面积决定流量的理论，提出了一种M型流道，“M”是一种象形，即流道壁面中间部位存在下凹部分的方案，考虑到进出口的引流作用，下凹部分在进出口部位平滑过渡。采用数值模拟的方法对提出的M型流道进行计算，将计算结果与原研究对象的计算结果对比。结果表明：M型流道在扬程与效率上均有所提升，但是M型流道由于过流面积增加，工作流体与流道壁面的摩擦损失也增加。T旋涡泵流道的研究4、对改进

6、的M型流道进行试验。考虑到开模的成本与周期，采用简化的“增补”的方法获得M型流道并对其试验，试验所得结果与数值计算结果基本匹配。M型流道能够提升旋涡泵的扬程与效率。本文以流道截面面积不变理论为依据，改变流道的截面形状，改善流道内的流动状态，减少旋涡泵流道内的小尺度涡，提升了旋涡泵的性能。M型流道的提出在流道的截面设计上是一个创新，能够开拓流道的设计思路，具有一定的理论价值和工程意义。关键词：旋涡泵，M型流道截面，数值模拟，小尺度涡，能量级联过程II江苏大学硕士学位论文ABSTRACTWiththecharacteristicsofsmallflowandhighhead,vortexp

7、umpiswidelyusedinindustrialandagriculturalproduction．Asthespecialworkingprinciple，theefficiencyofvortexpumpisgenerallylow,thestudyofvortexpumpisgreatsignificance．Alargereffectonthecapabilitiesofthevortexpumpmainlyhasthreeasp