螺旋斜流泵动静叶栅内部流动特性分析与静叶改型研究

题名	螺旋斜流泵动静叶栅内部流动特性分析与静叶改型研究
作者	张国良
导师	韩伟
答辩日期	2016
学位名称	硕士
关键词	螺旋斜流泵动静叶栅内流特性改型研究数值模拟
摘要	本文依据动量定理和叶片泵设计原理为某型泵喷水推进器设计了一种内置推进泵,为了使该泵具有较好的喷水推进性能,该泵在设计时采用了具有螺旋推进作用的螺旋斜流式叶轮以及具有扩压和轴向引流作用的空间导叶作为主要过流部件,因此该泵兼具螺旋泵和斜流泵的水力性能优点和结构特点,故而拟称该泵为螺旋斜流泵。螺旋斜流泵主要由螺旋斜流式叶轮和新型空间导叶构成,其叶轮和空间导叶间的匹配效率对整台泵的性能有至关重要的影响。本文运用CFD技术对螺旋斜流泵内部流场进行了数值模拟,获得了其外特性和内部流动特性,然后基于该泵初始设计和动静叶栅内部流场结构,对静叶栅作了改型研究,一定程度上改善了初始螺旋斜流泵整机性能。本文具体工作及结论如下:首先概括了与该课题相关的几种泵型的设计理论及其内部流动特性的国内外研究现状,说明了开展螺旋斜流泵内部流场与静叶栅改型研究的背景及意义;然后依据用户给定的泵喷水推进器性能参数以及环境条件设计出了一种推进器内置泵—螺旋斜流泵;其次根据螺旋斜流泵结构参数利用三维建模软件Pro/E建立其全流道计算域模型,采用网格划分软件ICEM完成全流道计算域网格划分,最后借助流场分析软件Fluent 15.0对变流量工况下模型泵的内流场作了定常数值计算,对设计工况下模型泵的内流场作了非定常数值计算,并着重分析了螺旋斜流泵外特性和内部流动特性。研究表明:文中螺旋斜流泵结构设计合理,水力性能较好,但是由于空间导叶设计欠佳,其内部流动紊乱,导致整机效率偏低;该泵模拟效率值约为75%,未达到设计效率值80%,需要对空间导叶作改型研究。因此,基于以上模型泵的外特性和动静叶栅内部流动规律,对空间导叶作了改型设计,模拟计算并对比分析了3组导叶叶片型线下和导叶叶片数分别为3、5、7、9时模型泵静叶栅内部流动规律与流动损失的关系,寻找出了设计流量下与动叶栅匹配较好的静叶栅的型线以及静叶栅合理的叶片数,实现了动静叶栅的更优匹配,改善了原有螺旋斜流泵的内部流动状态和外部输出性能。本文的研究将为螺旋斜流泵的设计以及空间导叶的优化提供一定的参考。
页数	71
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TH38
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/91527
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	张国良. 螺旋斜流泵动静叶栅内部流动特性分析与静叶改型研究[D],2016.