简论叶片径向叶片式超小型泵内部流动及设计优化

论文导读：48-555.1.1外特性浅析49-505.1.2内部流动浅析50-555.2轴面流道形状对超小型泵水力性能的影响55-625.

2.1外特性浅析56-585.2内部流动浅析58-625.3长短叶12下一页

摘要：随着人类社会的进展与技术的进步，超小型泵在各个领域都得到了广泛的运用。本论文对具有径向叶片式开式叶轮的超小型泵进行了探讨，为未来超小型泵的运用拓展奠定基础。本论文通过性能试验、PIV试验及数值计算的策略考察了径向叶片和弯曲叶片叶轮的超小型泵外特性和内部流动情况，得到如下结论：1）通过比较发现轴面流道相同的径向叶片式超小型泵的扬程高于弯曲叶片式超小型泵，而效率略低于弯曲叶片式超小型泵；在大流量工况时，径向叶片式超小型泵体现出比弯曲叶片式超小型泵更好的能量特性。由此，以总体的水力特性看，径向叶片式超小型泵具有不逊于弯曲叶片超小型泵的水力性能，并且能在较大范围内保持较高的水力效率。2）弯曲叶片式超小型泵的压力以进口到出口均匀增加，但径向叶片式超小型泵的压力在流道中段压力增加较小，但在叶片后半段压力迅速增加。以叶片压力面与吸力面的压力差来看，弯曲叶片沿叶片长度方向上压力差变化不大，但径向叶片式超小型泵在叶片进口和出口处的压力差较大，而在叶片中段压力差较小。3）PIV实验和数值计算的结果均表明径向叶片式超小型泵叶轮内流动具有较强的非均匀性，在叶片出口附近产生了漩涡、回流等现象。虽然径向叶片式超小型泵的流动均匀性不如弯曲叶片式超小型泵，但泵流道内的湍动能较大，有利于提升叶轮的做功能力。4）实验和数值计算均表明吸入管和蜗壳的结构对超小型泵的水力性能和内部流动有显著的影响。本论文通过数值模拟的策略，探讨了叶尖间隙、叶轮轴面流道形状、长短叶片等因素对径向叶片式超小型泵水力性能的影响。计算结果表明，径向叶片式超小型泵的水力性能受叶尖间隙的影响主要体现在扬程系数略有下降、出口速度分布发生一定变化，等；过流面积单调增加的叶轮在最优工况处具有较高的效率和扬程，但最优工况点的流量较小。此外，计算结果表明叶片进口的过流面积对超小型泵的水力性能有显著的影响；长短叶片设计对超小型泵的水力性能影响不大，但对进口处的流动情况有显著的影响。关键词：超小型泵论文径向叶片论文PIV实验论文数值模拟论文
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Abstract4-8
主要符号对照表8-9
第1章 引言9-13

1.1 探讨背景9-10

1.2 超小型泵探讨近况和进展走势10-11

1.3 径向叶片式叶轮在超小型泵技术中的运用优势11-12

1.4 本论文主要内容12-13

第2章 流动基本方程和数值计算策略13-17

2.1 流动基本方程13

2.2 湍流模型13-14

2.3 差分格式14-15

2.4 压力和速度耦合联系处理15

2.5 结构化网格生成技术15-17

第3章 径向叶片式超小型泵性能实验及流动的初步模拟17-29

3.1 径向叶片式超小型泵的基本结构及设计参数17-19

3.2 径向叶片式超小型泵的水力特性19-27

3.

2.1 径向叶片与弯曲叶片式超小型泵外特性比较19-21

3.

2.2 径向叶片与弯曲叶片式超小型泵内部流动比较21-27

3.3 本章小结27-29
第4章 径向叶片式超小型泵的 PIV 模型实验及数值验证29-48

4.1 模型泵的实验策略和装置29-33

4.

1.1 模型实验泵29-30

4.

1.2 实验回路30-31

4.

1.3 PIV 测量系统31-33

4.2 模型叶轮的性能试验33-35
4.

2.1 模型叶轮和原型叶轮的相似联系33

4.

2.2 模型叶轮的外特性33-35

4.3 定转速工况下模型泵内部流动测量35-38
4.

3.1 测量区域35-36

4.

3.2 PIV 测量结果和浅析36-38

4.4 定转速工况下模型泵的数值模拟38-47

4.1 计算模型38-39

4.2 数值模拟策略39

4.3 数值模拟结果验证39-43

4.4 模型泵内部流动浅析43-47

4.5 本章小结47-48

第5章 不同因素对半开式径向叶片超小型泵性能的影响48-69

5.1 叶尖间隙对超小型泵水力性能的影响48-55

5.

1.1 外特性浅析49-50

5.

1.2 内部流动浅析50-55

5.2 轴面流道形状对超小型泵水力性能的影响55-62
5.

2.1 外特性浅析56-58

5.

2.2 内部流动浅析58-62

5.3 长短叶论文导读：片对超小型泵水力性能的影响62-685.3.1外特性浅析635.3.2内部流动浅析63-685.4本章小结68-69第6章结论69-716.1探讨总结69-706.2探讨展望70-71参考文献71-74致谢74-75个人简历、在学期间发表的学术论文与探讨成果75上一页12
片对超小型泵水力性能的影响62-68
5.

3.1 外特性浅析63

5.

3.2 内部流动浅析63-68

5.4 本章小结68-69
第6章 结论69-71

6.1 探讨总结69-70

6.2 探讨展望70-71

参考文献71-74
致谢74-75
个人简历、在学期间发表的学术论文与探讨成果75