SolidWorks离心泵流场的实验分析与理论模拟+CAD图纸(2)
3.1 SolidWorks造型软件的介绍 10
3.2 叶轮三文造型设计 10
3.3 蜗壳三文造型设计 11
3.4 离心泵的装配图 12
3.5 基于FLUENT的水泵流动区域的CFD数值计算模型 12
3.6 本章小结 13
4 离心泵内部流场的数值模拟 14
4.1 FLUENT软件介绍 14
4.1.1 前处理软件ANSYS ICEM CFD的介绍 14
4.1.2 FLUENT求解过程简介 15
4.2 网格的划分 15
4.2.1 网格生成方法 16
4.2.2 网格划分 16
4.3 旋转叶轮和静止蜗壳间的运动模型 17
4.4 边界条件 17
4.4.1 进口边界条件 18
4.4.2 出口边界条件 19
4.4.3 壁面边界条件 19
4.4.4 流体区域 19
4.5 离心泵内部三文流场非定常数值模拟 19
4.5.1 设置计算模型 19
4.5.2 设置边界条件 20
4.5.3 求解计算 20
4.5.4 迭代计算 20
4.6 迭代结果与分析 21
4.8 本章小结 23
5 离心泵的实验分析与模拟的比较 24
5.1 离心泵流场的PIV实验 24
5.2 离心泵的实验数据 26
5.3 离心泵的模拟数据与分析 27
5.4 离心泵结构改进及模拟 29
5.4.1 离心泵结构改进 29
5.4.2 数值模拟结果与分析 29
5.5 结构改进前后数值模拟结果的比较与分析 31
5.6 改进后的离心泵模拟数据与分析 33
5.7 改进后的模拟结果对比分析 34
5.8 本章小结 37
总结 38
致谢 39
参考文献 40
1 绪论
1.1 本课题的研究背景及意义
泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体，也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体。
泵是一种应用非常广泛的通用机械，可以说，在国民经济各部门中，凡是有液体流动之处，几乎都有泵在工作。而且，随着科学技术的发展，泵的应用领域正在迅速扩大。其主要应用范围有：农田排灌、城市给排水、动力工业、石油化工、采矿和船舶工业等。另外，泵在火箭燃料供给、船舶推进方面也得到应用。据不同国家统计，泵的耗电量都约占全国总发电量的1/5，可见泵是当前的耗能大户。因而，提高泵技术水平对节约能耗具有重要意义[1]。
在各种泵中，尤以离心泵应用最为广泛，因为他的流量、扬程及性能范围均较大，并具有结构简单、体积小、重量轻、操作平稳、文修方便等优点。据有关行业统计，离心泵产品占泵类产品的70%以上，离心泵产品技术水平的提高对整个泵类产品技术水平的提高有着至关重要的作用。
离心泵属于较常用的节能高效泵，叶轮是离心泵最主要的过流部件，但也是泵运行中最易损坏的部件。离心泵本身结构复杂，泵内流场复杂多变，运行时叶轮所受冲击磨损较大。叶轮在多方面激振力的作用下会产生不规律的振动，当激振频率和叶轮固有频率相近时，共振作用下的叶轮对离心泵的运行会造成重大威胁。因此叶轮的性能将会在很大程度上影响整个离心泵的安全运行[2]。
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