低比转数疏水泵内部流动的数值模拟及试验研究

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1、摘要能源工业是国民经济的基础产业，世界各国都把建立可靠、安全、稳定的能源供应保障体系作为国民经济的战略问题之一。随着我国经济的快速发展，对电力供应的需求越来越大。我国电力结构是以火电为主，而且今后相当长的时问内这种现状不会改变。火电是最大的耗煤用户，近年来，能源R益紧张，煤炭价格也在不断上涨，因此，如何提高热效率以达到节煤的目的，成为众多电厂最关心的问题。采用疏水泵连接的给水回热系统是提高电厂效率的有效措施。由于低压加热器的疏水介质是温度较高的饱和水，容易造成疏水泵进口发生汽蚀现象，从而导致故障和损坏，影响其正常工作。另外，现有疏水泵品种单

2、一，不能满足当前大容量火电机组的要求，使得只有少量火电机组采用高效率的疏水泵连接方式，能源浪费的问题也越来越突出。因此，开发品种齐全、汽蚀性能好的疏水泵十分必要。本文采用CFD技术与试验研究相结合的方法对低比转数疏水泵进行研究，应用CFD软件FLUENT中的标准x-e湍流模型对低比转数疏水泵内部三维湍流场数值模拟，得到同一设计工况下四种不同长短叶片形式叶轮内流场的速度和压力分布，为疏水泵优化设计提供参考。本文的主要工作如下：1．系统阐述前人在离心泵方面的研究成果，归纳总结国内外在离心泵设计领域的进展。2．利用Pro／E三维实体造型软件进行叶

3、轮实体造型，将叶轮构造成具有周期性边界条件的单流道形式，将Pro／E造型的叶轮实体导入GAMBIT生成流动区域，利用非结构网格对流动区域进行网格划分，并指定边界类型。3．结合CFD软件FLUENT对所设计的4种叶轮在相同的设计工况下进行三维不可压湍流场的数值模拟。4．对设计的4种不同叶轮疏水泵进行了能量和汽蚀试验，并将试验结果和计算结果对比分析，结果表明，将CFD技术应用于离心泵的设计中，对于改善和提高电厂疏水泵综合性能具有良好的效果。关键词：低比数离心泵；汽蚀性能；数值模拟；试验研究；江苏大学工程硕士学位论文ABSTRACTAsnatin

4、aleconomyisdevelopingrapidly,electricpowerwillbeinneedmoreandmoreheavily．Ourpowerstructureismainlyheatpower,whichwillbenotchangedinverylongtime．Heatpoweristhebiggestcoalconsuminguser,energyhasbeenbecomemoreandmoreshortrecently,andpriceofthecoalhasshownacontinuasup—trend，th

5、erefore，howtoincreaseheatefficencytosavecoalisfocusedbymanypowerplant．Theeffectivemeansforincreasingtheefficiencyofpowerplantistoconnecttheextractionfeedwatersystemwithdrainagepump．Buttherunningconditionsofdrainagepumpisbad，becausetheworkingsubstanceindrainagepumpisgeneral

6、lylowpressureheaterdrainagewhichisoffeaturessuchashi【ghbackpressureandsuctiontemperature．Speciesofthedrainagepumparesingleandmoldmakingdifficult，andcavitationisapttooccurwhichmakestheamountofmaintenanceworkinereased，SOonlyfewheatpowerunitstakedrainagepumpasattendedmodle．Th

7、erefore，itisverynecessarytodevelopmoreexellentdrainagepumpwithmorespeciesandmorecavitation．Inthispaper'theCFDtechniquewhichgrowsfastrecentlyisappliedinthestudyofanti-cavitationsperformance．The3Dturbulentnumericalsimulationforthelowspecificspeedcentrifugalpumpwhereclearwate

8、rflowinbyN-Sequationk-￡turbulentmodelandCFDsoftware，andthevelocityandpressuredistribution