离心泵多工况性能研究与试验验证

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1、考负r(SouthChinaUniversityofTechnology硕士学位论文离心泵多工况性能研究与试验验证作者姓名享P京学科专业油气储运工程指导教师黄思教授所在学院机械与汽车工程学院论文提交曰期2015年4月Multi-operating-conditionPerformanceResearchandExperimentalValidationofCentrifugalPumpADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：GuoJingSupervi

2、sor：Prof.HuangSiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TH311学校代号：10561学号：201220102240华南理工大学硕士学位论文离心泵多工况性能研究与试验验证作者姓名：郭京指导教师姓名、职称：黄思教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：油气储运工程研究方向：流体机械及工程论文提交日期：2015年4月20日论文答辩日期：2015年6月8日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：江楠委员：罗伟坚梁基照方

3、江敏郭崇志华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。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后果由本人承担。作者签名：日期：2015年4月20日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或

4、机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。不保密,同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：2015年4月

5、20日指导教师签名：日期：2015年4月20日作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编)：摘要离心泵是广泛应用于石油化工、水循环与处理、油气储运、能源发电以及建筑工程等各行各业的通用流体机械设备。本文主要是对离心泵进行多工况性能研究和试验验证。为了开展本课题的研究工作，借助了项目合作方广东佛山水泵厂提供的型号为KCP80×50-315离心泵图纸数据、技术资料以及相关的试验测试平台。主要采取数值模拟计算方式和试验验证方式，最终得到了离心泵多工况全流场的内流场特性分布状况、外特性性能和轴向力的预测曲线，并得到了试验的验

6、证。首先，本文介绍了离心泵在油气储运工程中的应用以及CFD技术及其相关计算软件，概述了离心泵的研究和发展史以及国内外的研究现状，归纳了基于泵内各项损失的离心泵性能特性的计算模型。其次，利用三维造型软件Pro/E实现了该型号离心泵的流体域的全流场三维实体建模与装配，利用ICEM进行了计算域的分区域结构/非结构网格划分，利用CFX软件实现了离心泵的多工况全流场三维数值模拟计算，得到了离心泵的密封环泄漏量-流量和轴向力-流量曲线的预测值和经验公式计算值，并预测了该泵的外特性性能曲线。结果显示扬程曲线存在驼峰现象，效率曲线

7、存在向大流量点偏移现象。着重分析了离心泵轴面、中间面、叶轮、蜗壳、密封环间隙和平衡孔内的压力场、速度场矢量图和速度场流线图等内流场的分布特性和规律，得出该泵叶轮存在脱流和叶轮出口堵塞的现象，并为该泵设计优化提供了参考和改进意见。另外，本文还比较了有、无平衡孔情况下泵叶轮的压力场分布差别和泵轴向力的差值，得出平衡孔可减少约80%的轴向力。然后，借助厂方的离心泵测试平台完成了对该泵样机的外特性性能试验和轴向力强度试验，并进行了数据处理，将数值模拟计算与性能试验得到的特性曲线进行对比和分析，验证了基于CFX软件的模拟计算

8、离心泵多工况全流场性能的可靠性和适用性。最后总结了本研究的主要成果和结论，并对后续的研究做出了建议和展望。关键词：离心泵；多工况；全流场；数值模拟；性能研究；试验验证IAbstractCentrifugalpumpsarethecommonfluidmechanicalequipmentwhicharewidelyusedinpetrochemical,wa