立轴空间导叶式离心泵内部流动数值分析及性能优化

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1、分类号学号M201270977学校代码10487密级硕士学位论文立轴空间导叶式离心泵内部流动数值分析及性能优化学位申请人：明乐乐学科专业：流体机械及工程指导教师：吴钢副教授答辩日期：2015年5月20日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringStudyonInternalFlowNumericalAnalysisandOptimizationMethodforVertical-shaftCentrif

2、ugalPumpwithSpaceGuideVaneCandidate:MingLeleMajor:FluidMachineryandEngineeringSupervisor:Assoc.Prof.WuGangHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出

3、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：日期：年月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：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分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存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月

4、日华中科技大学硕士学位论文摘要立式长轴泵为空间导叶式离心泵的一种形式，因其管路简单、结构紧凑、参数可选择范围宽以及对水质适应能力强等优点被广泛应用于水利灌溉、冶金矿山、电力及市政等工程领域。我国对长轴泵引进及应用起步较早，但技术水平发展相对滞后，与国外先进产品相比仍存在能效低、稳定性差等不足。近年来，随着国家发展规划提出发展高效节能新装备和新产品的要求，对长轴泵产品的性能优化改进工作变得迫切且意义重大。本课题以CPLC型立式长轴泵为研究对象，从原模型性能分析入手，通过分析泵各过流部件水力损失权重及内部流场流动状况展开性能优化研究；以叶轮及

5、空间导叶的动静匹配性问题以及泵内部关键几何参数的优化为侧重点，经理论研究和分析，推导建立了长轴泵性能匹配与面积比系数方程，确定影响泵性能的关键因素，运用正交组合分析的方法，得到最优因素组合方案并进行真机试验，进而得到性能较好的立轴空间导叶式离心泵水力模型。本文通过数值模拟与真机试验相结合的方法研究长轴泵叶轮叶片进、出口边的切割对泵外特性参数及内部流动状况的影响；通过切割叶片进口的方式改善泵运行在大流量区扬程锐减的问题；针对长轴泵过流部件采用离心叶轮及空间导叶静动叶配合的特殊结构，采用传统切割定律切割叶轮误差值较大的问题，对叶轮出口平、斜切

6、割模型进行数值模拟，根据模拟结果修正泵特性参数的切割指数，并提出一种更适用于长轴泵的叶轮切割方法。针对立式长轴泵叶轮与空间导叶之间由于动静干涉诱发泵流场内压力脉动的现象，通过瞬态数值计算，获取内部流场中各监测点的非定常流动信息。将时域压力脉动信息通过快速傅里叶变换转化为频域信息，根据频谱图对泵内压力脉动类型、振源位置、强度大小以及传递规律进行分析；同时，根据瞬态计算结果，进一步分析了动静干涉区域内压力脉动的形成机理及作用传递规律。本文对空间导叶式长轴泵水力性能优化、叶轮切割性能变化研究以及动静干涉I华中科技大学硕士学位论文诱发泵内压力脉动

7、等问题的研究提供了一些量化依据和方法，对其它形式叶轮机械相关问题的研究也具有实用的参考价值。关键词：立式长轴泵空间导叶正交组合设计叶轮切割非定常流动压力脉动II华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTVerticallong-shaftpump,onetypeofcentrifugalpumpwithspaceguidevane，withtheadvantageofsimplepiping,compactstructure,wideoptionalrangeofcapacityandhead,andstrongadaptabilityto

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