低比转速离心泵双吸叶轮及蜗壳内部流场的数值计算与分析

摘要

石油化工流程泵在化工流程中起着举足轻重的作用，它直接影响着化工企业能否正常运营。随着石油化学工业的发展，人们对石油化工用泵提出了更新更高的要求。目前，石油化工流程泵正往大型化、高速化方向发展，HD型石油化工流程泵就是基于这种思路开发的一种新型化工流程泵。该泵构思新颖，结构紧凑，性能参数有别于其他类型泵。该泵可以输送不含固体颗粒、具有腐蚀性的高温、高压及易燃、易爆或有毒的液体，适用于石油化工、炼油、化学制品等工业部门。 为了使HD型石油化工流程泵具有更好的性能，了解泵内部流场的流动规律显得尤为重要。研究内部流场规律的手段主要有实验和数值模拟两种。虽然实验是最直接的方法，但是仍然面临投资大、周期长等实际困难，实验数据的准确度和精度受测试仪器仪表及环境的制约，对内部流场的分析和细微流动现象的分析能力有限。随着计算机科学技术的飞速发展，以及流动计算模型和数值求解技术的完善，通过CFD软件模拟内部流场越来越受到人们的重视。 本文总结了国内外研究低比转速离心泵的发展状况，并研究了CFD理论和树数学模型，找出了适合HD型离心泵的数学模型。对HD型石油化工流程泵进行了实体建模和网格划分，利用CFD软件Fluent对该泵内部流场进行了数值计算和分析，研究了清水介质时，设计工况、大流量工况、小流量工况，三种不同流量工况下，内部压力、速度分布规律，捕捉到了一些重要的流动现象： ●在叶片背面进口稍靠后的地方存在低压区，并且大流量时低压区更为明显，这将容易造成空蚀，对泵造成破坏。 ●在叶片出口出现了尾迹流现象，尾迹区的大小与流量有密切联系。 ●对于双吸叶片，在其汇合处，速度场和压力场均出现波动，并且随流量增大，波动越明显。 ●随着流量增大，叶片工作面与压力面的压力差减小。 ●双蜗壳内的压力分布呈180°对称分布，靠近蜗壳内侧的压力大于蜗壳外侧的压力，在隔舌处存在回流，在过渡流道内存在回流与撞击，流量不同，撞击和回流的程度不同。 通过对捕捉到的现象进行详细分析，为改善泵的性能，优化泵的设计提供了一些参考依据。预测结果表明，采用CFD软件对输送清水介质时的数值模拟结果与实验结果误差很小，证实了用FLUENT对低比转速离心泵内部流场进行数值计算的正确性和可行性。

目录

文摘

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第1章绪论

第2章CFD软件概述与紊流模型的选取

第3章网格的生成

第4章数值模拟过程与计算结果分析

结论

参考文献

致谢

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