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旋流泵是一种工作原理及设计方法都很特殊的无堵塞泵。随着科学技术的不断进步和经济的发展,旋流泵以其独特的性能和结构在造纸、化纤、环保、矿山、食品与水产、建材等工业领域和农村抽送牲畜废物、挖塘等方面得到了广泛应用,而且其应用范围有逐步扩大的趋势,因而有必要对旋流泵做进~步的研究,以便设计出效率高、可靠性好的旋流泵,满足社会需要。
本文在全面分析旋流泵研究历史和现状的基础上,对旋流泵的性能进行了研究,并对旋流泵叶轮实现了参数化三维造型。在国内外首次把旋流泵无叶腔和叶轮作为一个整体,对其内部流动进行数值模拟,对计算结果进行了分析和研究,并对今后的研究工作提出了一些建议。本文的主要工作如下:
1.全面系统地概述了前人的研究成果,并进行了归纳和总结,从能量转换的角度分析了旋流泵几何结构参数对泵性能的影响。
2.利用Pro/ENGINEER软件的二次开发工具Pro/Program和FamilyTable,采用基于特征的参数化设计方法,编制程序,对旋流泵常见的三种形式叶轮进行三维造型,并且制成便于文件管理的零件族表。通过人机对话,真正实现了参数化三维设计。
3.对型号为WQX20-16-2.2的旋流泵内部流道进行三维造型,介绍网格生成技术,并将非结构化网格生成技术应用于旋流泵的内部流场,通过构造泊松方程源项P、Q、R分布函数控制网格的疏密度。
4.对计算模型进行了阐述,应用商业CFD软件FLUENT,国内外首次把旋流泵无叶腔和叶轮作为一个整体,对其内部三维不可压湍流场进行数值模拟。通过调研分析和比较,采用工程实际中广泛应用的湍流模型即基于雷诺时均方程和k一ε双方程湍流模型,利用有限体积法对控制方程进行离散,采用交错网格存放变量,然后用SIMPLEC算法来求解,并对计算结果进行了分析和研究。研究结果对旋流泵水力设计理论的完善提供了一定的理论依据,对生产实践具有一定的指导意义。