基于三维数值模拟的转子泵性能特性研究

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1、基于三维数值模拟的转子泵性能特性研究NumericalInvestigationofPositiveDisplacementRotaryLobePumpwithTwistedRotors浙江理工大学硕士学位论文基于三维数值模拟的转子泵性能特性研究摘要凸轮转子泵属于非接触式容积泵，因其具有体积小、结构简单、重量轻、输送介质粘度范围广等优点，广泛应用于污水处理、造纸与纸浆、食品、车载、采矿及重工业、农业等领域。然而转子泵的泄漏、脉动问题一直阻碍着转子泵的发展和应用。泄漏导致输出流量减小，使得转子泵工作效率降低。流量脉动是产生压力脉动的源头

2、，是引起机械系统压力脉动的根本原因。压力脉动会产生振动和噪声，降低机械系统的性能和稳定性。因此降低流量脉动能够减小振动和噪声，提高机械系统的稳定性。随着市场对转子泵的性能要求逐步提高，为了进一步降低转子泵的脉动和噪声，提高整体机械系统的稳定性，本文以转子泵为研究对象，采用CFD软件对其内部流场进行数值模拟，分析转子泵脉动的成因以及影响因素，并对其进出口进行了优化与改进。本文主要研究内容如下：1、使用Pro/E三维绘图软件，对转子泵端面型线进行参数化建模，建立不同凸轮转子与泵壳的三维模型，最后生成转子泵的数值计算模型。2、对转子泵三维模

3、型进行网格划分，应用计算流体动力学理论，在近壁区域采用壁面函数法，对转子附近的流域采用动网格计算方法中的弹簧光顺以及局部重构算法进行求解。得到了转子泵内流场特性以及流量脉动的变化规律。并对不同CFD软件环境下求解转子泵模型问题的优缺点进行探讨。3、对具有不同转子结构的转子泵模型进行多工况数值求解，分析、对比各自内部流场特性。探讨转子泵几何参数（扭转角、转子叶数、进出口结构、转子间隙）以及压差、转速等对转子泵内部流场和性能特性的影响。4、选取转子泵输送介质粘度参数作为研究对象，探讨随着转速变化粘度对转子泵效率的影响，为不同粘度下转子泵选

4、型提供参考。关键词：转子泵；扭叶转子；脉动；动网格；涡流；粘度I浙江理工大学硕士学位论文基于三维数值模拟的转子泵性能特性研究AbstractThelobepumpisnon-contactdisplacementpumpwithadvantagesofsimplestructure,lightweightandbeingavailablefortransportingwiderangeviscositymedium.Itiswidelyusedinsewagetreatment,food,miningindustryandagricu

5、lture.However,theproblemofleakageandflowpulsationhashamperedthedevelopmentandapplicationofthelobepump.Leakagemakestheoutputflowratereducedandthenmakesthelobepumpefficiencyreduced.Theflowpulsationisthesourceofpressurepulsation.Pressurepulsationwillproducevibrationandnois

6、eandimpacttheperformanceandstabilityofthemechanicalsystem.Thereby,reducingtheflowpulsationvibrationandnoisecanimprovestabilityandperformanceofthemechanicalsystem.Withtheextensiveapplicationofthelobepump,theneedofimprovinglobepumpperformanceisbecomingurgent,inordertoredu

7、cethepulsationandnoiseoflobepumpandimprovethemechanicalstabilityoftheoverallsystem,thethree-dimensionalflowfieldcharacteristicsareobtainedbyperformingnumericalsimulationofflowinalobepumpandthenthecausesofthelobepumppulsationandinfluencingfactorsareanalyzed.Thispaperprov

8、idesareferenceforfurtherreducinglobepumppulsation,noiseandimprovinglobepumpperformance.Themaincontentsofthispa