斜流泵单圆弧空间导叶的数值模拟及优化设计.docx

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1、斜流泵单圆弧空间导叶的数值模拟及优化设计导叶是斜流泵内除叶轮外对其性能影响最大的部件,有资料表明泵内水力损失的40%～50%都来自导叶,因此导叶的水力设计也不容忽视。传统的空间导叶内外筒均为腰鼓型,径向尺寸大,制造成本高,导叶片为空间扭曲形,形状复杂,设计和制造难度大。长沙利欧天鹅工业泵有限公司设计出一种结构简单、径向尺寸小、水力损失小、导叶片为单圆弧形、制造方便的新型导叶体。本文应公司要求采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,对其设计的新型单圆弧空间导叶进行研究,主要的研究工作如下:1.在查阅了大量国内外文献的基础上,概述了斜流泵、空间导叶和泵的优化设计的国内

2、外研究现状,并对斜流泵和导叶做了简单的介绍。2.以长沙利欧天鹅工业泵有限公司的某一立式斜流泵为例,采用速度系数法完成叶轮、传统空间导叶、新型单圆弧空间导叶的水力设计,并应用Solidworks软件完成其流动空间(包括喇叭口、叶轮、环形空间、空间导叶、出水弯管)的建立。3.应用ANSYS-CFX分别对同一叶轮匹配传统空间导叶和单圆弧空间导叶的立式斜流泵进行数值模拟,对其流动区域的速度、压力分布等计算结果进行了定性分析及对比,并与试验结果进行对比,结果表明:匹配了单圆弧空间导叶的立式斜流泵模拟曲线略高于传统空间导叶,说明单圆弧空间导叶的设计达到了预定要求,在一定流量范围内能

3、满足工程实际的需要。4.采用较为成熟的数值模拟方法,利用正交试验对单圆弧空间导叶的关键结构参数进行研究,采用极差分析法得到了其结构参数影响泵性能的主次顺序,提出较优的设计方案。通过对最优方案的斜流泵进行数值模拟,得到其扬程和效率与原型泵相比,扬程提高了9.0%,效率提高了1.1%。5.介绍了斜流泵的外特性试验,包括试验装置、测试系统、试验过程等,通过对优化后的模型泵进行试验研究表明:优化后的性能曲线与试验曲线趋势大致相同,在小流量工况下,数值模拟结果和试验结果相差不大,随着流量的增大,误差越来越大,但扬程最大误差未超过6.8%,效率没超过7.0%,在允许的误差范围内,证

4、明了应用数值模拟进行正交试验的可行性及准确性。