過(guò)程流體機(jī)械課程設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2025-06-04 18:35本頁(yè)面
【正文】 (） 30 葉片數(shù) Z 6 數(shù)值模擬結(jié)果分析 葉輪內(nèi)部流場(chǎng)的壓力分布 圖 、 。從圖 、圖 圖 ，從進(jìn)口到出口，示一個(gè)靜壓不斷增大的過(guò)程。液體水進(jìn)入泵體后，通過(guò)擴(kuò)散逐步把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能。由于粘性流體和慣性力的作用，隨著半徑增大，壓力逐漸增大。由于轉(zhuǎn)速較高，在進(jìn)口范圍內(nèi)形成低壓區(qū)，在葉輪出口存在壓力較大的區(qū)域。 15 圖 Q=10m3/h 中截面靜壓圖 圖 Q=20m3/h 中截面靜壓圖 16 圖 Q=24m3/h 中截面靜壓圖 速度分布 圖 , 所示水泵中間截面的速度分布圖。由圖 、圖 和圖 可以看出，隨著葉輪圓周直徑的增大，圓周速度增大，則速度隨之增大。 17 圖 Q=10m3/h 中截面速度分布圖 圖 =20m3/h 中截面速度分布圖 18 圖 =2m3/h 中截面速度分布圖 水泵揚(yáng)程和水力效率的預(yù)測(cè)與收斂圖 水泵揚(yáng)程預(yù)測(cè) 水泵葉輪帶著液體旋轉(zhuǎn)時(shí)把力矩傳給液體，使液體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，從而完成了能量的轉(zhuǎn)換。葉輪就是通過(guò)葉片把力矩傳給液體，使液體的能量增加。在模擬計(jì)算三維流場(chǎng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算水泵進(jìn)口面的環(huán)量差和轉(zhuǎn)子的軸功，可求得水泵的實(shí)際揚(yáng)程和水泵的效率。 在水泵中，規(guī)定葉輪的揚(yáng)程出口總水頭與進(jìn)口總水頭之差，葉輪的揚(yáng)程，如式所示 22p ()2D S D S DSp v vH z zgg???? ? ? ? (41) 式中： Dp , Sp —— 泵出口、進(jìn)口處液體的靜壓力， Pa； Dv ， Sv —— 泵出口、進(jìn)口處液體的速度， m/s； 19 Dz ， Sz —— 泵出口、進(jìn)口到任選的測(cè)量基準(zhǔn)面的距離， mm； 水泵的效率預(yù)測(cè) 葉輪的水力效率，如下式所示 [8] h gQHM?? ?? (42) 式中： ηh—— 水力效率； Q—— 水泵的流量 M—— 葉片正、背面表面受到的繞 Z 軸的力矩之和， Nm 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 表 工況點(diǎn) Q=10 m3/h Q=20m3/h Q=24 m3/h 進(jìn)口壓力 pD pa 56241 61085 67256 出口壓力 pS pa 進(jìn)口速度 vD m/s 出口速度 vS m/s 扭矩 N m 總效率 % 通過(guò)無(wú)限葉片和有限葉片公式（第二章）分別計(jì)算得出兩個(gè)工況點(diǎn)下的理論流量，如表 所示。揚(yáng)程 — 流量、效率 — 流量曲線圖如圖 所示。 表 工況點(diǎn) Q=10m3/h Q=20m3/h Q=24m3/h 實(shí)際揚(yáng)程 H m 7 20 圖 揚(yáng)程、效率 — 流量曲線圖 總結(jié) 1）通過(guò)對(duì)多個(gè)工況點(diǎn)數(shù)值模擬，就可以得到泵的外特性和內(nèi)特性，如果計(jì)算更過(guò)工況點(diǎn)，就可以繪制出水泵揚(yáng)程曲線圖，如果計(jì)算多個(gè)工況點(diǎn)，就可以繪制出水泵的揚(yáng)程 — 流量曲線和流量 — 效率曲線圖，從而預(yù)測(cè)出水泵在全工況范圍內(nèi)的性能。 2）從流量 — 揚(yáng)程和流量 — 效率圖可以看出，水泵的揚(yáng)程隨著流量的增大的而減小，效率隨著流量的增大先增大，到達(dá)最佳工況點(diǎn)之后效率開(kāi)始下降。曲線 21 上最高效率點(diǎn)即 為泵的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，在該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的的揚(yáng)程和流量下操作最為經(jīng)濟(jì)。實(shí)際生產(chǎn)中，泵不可能正好在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)下運(yùn)轉(zhuǎn)，所以各種離心泵都規(guī)定給一個(gè)高效區(qū)，一般取最高效率以下 7%范圍內(nèi)為高效區(qū)。 3）從 fluent 得出的揚(yáng)程較無(wú)限葉片計(jì)算得出的揚(yáng)程相差較大，而較有限葉片公式計(jì)算得出的揚(yáng)程結(jié)果很接近。造成這種揚(yáng)程損失的原因有很多，其中管路中水頭損失和泵中的水頭損失占了很大一部分。 22 參考文獻(xiàn) [1]關(guān)醒凡 . 泵的理論與設(shè)計(jì) [M] . 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1987 [2]朱祖超 . 低比轉(zhuǎn)速高速離心泵的理論及設(shè)計(jì)應(yīng)用 [D].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， [3]查森編．葉片泵原理及水利設(shè)計(jì) [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1988 [4]姜培正主編．過(guò)程流體機(jī)械 [M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [5]王志魁 劉麗英 . 化工原理 [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， [6]陳乃祥 . 離心泵 [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社 ，
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