泵的性能参数和离心泵空化效应的数值分析研究

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1、工学硕士学位论文泵的性能参数和离心泵空化效应的数值分析研究NUMERICALSTUDYANDANALYSISOFPUMPPERFORMANCEPARAMETERSANDCAVITATIONEFFECTSINCENTRIFUGALPUMPSBINAMAMaxime马西哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TH311学校代码：10213国际图书分类号：621.22密级：公开工学硕士学位论文泵的性能参数和离心泵空化效应的数值分析研究硕士研究生:BINAMAMaxime导师:伍悦滨教授申请学位:工学硕士学科:流体力学所在单位:市政环境工程学院答辩日期:2015年6月27日授予学位单位:哈

2、尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH311U.D.C.:621.22DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringNUMERICALSTUDYANDANALYSISOFPUMPPERFORMANCEPARAMETERSANDCAVITATIONEFFECTSINCENTRIFUGALPUMPSCandidate:BINAMAMaximeSupervisor:ProfessorWuYueBinAcademicDegreeAppliedFor:MasterofEngineeringSpecialty:FluidMechanicsSchoo

3、lofMunicipalandAffiliation:EnvironmentalEngineeringthDateofDefense:June,27,2015DegreeConferringInstitution:HarbinInstituteofTechnologyDissertationfortheMasterDegreeinEngineering,HIT摘要离心水泵通常使用在水、污水、石油、石化与其他一些应用泵的场合。他们是动态轴对称吸收性涡轮机械的一个子类。有时一些特殊的场合需要水泵在流量变化较宽的场合运行。因此有必要了解非标准泵的相关性能。离心泵的流量变化在一定程度上与泵体的

4、几何参数以及工作条件，包括泵的几何尺寸、叶轮转速、叶轮叶片数目等。以上因素的变化，可以明显影响水泵压头的变化，但同时影响泵的性能，尤其可能超出了泵的安全工作范围，发生气蚀，损害水泵叶轮，令整个系统无法正常工作。因此在进行泵体设计时，就应当考虑相关因素，使水泵在正常工作的范围内，避免气蚀的发生。本文采用FLUENT14.5软件对离心泵的气蚀影响因素进行数值模拟研究。首先调研了离心泵中发生气蚀的主要因素为叶轮叶片的数目与叶轮转数；介绍了水泵的基本理论，气蚀的基本理论以，离心泵模型建立及网格无关性验证，数值计算方法，包括湍流方程、多相流模型、边界条件以及求解设置等。其次对单相流条件下的离心泵

5、进行数值模拟研究。介绍单相流的控制方程，采用Solidworks软件分别建立3、6、9叶片的离心泵模型，分析不同叶片数目的对水泵压力的影响，发现叶片数目越多，水泵压头越大；对转数为2560、3000、3440rpm的6叶片离心泵进行数值模拟，分析其水泵压力变化。最后对两相流条件下的离心水泵进行数值模拟研究，介绍两相流的控制方程，对3、6、9叶片的离心泵模型模拟并分析不同叶片数目的对水泵气蚀发生的影响；对转数为2560、3000、3440rpm的6叶片离心泵进行模拟，分析其泵内气蚀区的变化。关键词:离心泵,泵的性能参数,汽蚀,数值模拟。IDissertationfortheMasterD

6、egreeinEngineering,HITAbstractCentrifugalpumpsarecommonlyusedinwater,sewage,petroleum,petrochemicalandotherpumpingsystems.Theyareasub-classofdynamicaxisymmetricwork-absorbingturbomachinery;sometimesthepumpsystemmayberequiredtooperateoverawideflowrangeinsomespecialapplications.Thus,knowledgeabout

7、off-designpumpperformanceisanecessity.Tosomeextent,pumpflowbehaviorsdependsonpumpgeometricparametersandworkingconditionssuchasthepumpcomponentsdimensionsandimpellerrotationalspeedrespectively.Forinstance,theincreaseinnumbero