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双吸双流道泵组的流场与结构分析

双吸双流道泵组的流场与结构分析

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作者：罗宝杰西华大学

学位级别：硕士

双吸双流道泵因其抗堵塞性能好、过流能力强等诸多优点,被广泛应用于污水处理、石油化工等行业,主要用来抽送各种多相流液体。这类泵不仅在流道和结构特征上与常规离心泵存在较大差别,而且在流动和结构力学性能方面同样存在较大差异。... 详细信息

双吸双流道泵因其抗堵塞性能好、过流能力强等诸多优点,被广泛应用于污水处理、石油化工等行业,主要用来抽送各种多相流液体。这类泵不仅在流道和结构特征上与常规离心泵存在较大差别,而且在流动和结构力学性能方面同样存在较大差异。到目前为止,双吸双流道泵的设计主要基于经验与模型试验,本文以WQ32-11-2.2型干式潜水电泵为研究对象,通过多工况的数值模拟,深入探讨双吸双流道泵组的结构力学性能与流场分布特点,并进行性能预测和评估。具体研究内容和结论如下:(1)单相流介质流场分析。数值模拟在清水中运行的双吸双流道泵,通过数值模拟预测双吸双流道泵的外特性曲线并与实测数据对比,验证数值模拟方法的可行性,计算出双吸双流道泵的速度-压力分布,湍动能分布。研究结果表明:叶轮流道中存在脱流和漩涡区,叶片头部存在一定的负压区,靠近叶轮上下吸入口的截面,脱流漩涡区域较明显。(2)含沙两相流介质流场分析。预测双吸双流道泵的进出口总压差曲线并与单相流对比分析,计算泵在不同的沙粒直径、不同的含沙量以及不同流量工况下,泵的速度-压力分布与固相颗粒轨迹。研究结果表明:两相流时,双吸双流道泵的出口总压更大,流道中的压力梯度更大,流道中的脱流损失更严重,漩涡区域更明显。(3)泵转动部件强度分析。采用流固耦合方法,计算泵的转动部件的应力及变形。研究结果表明:在叶轮外缘,叶片主要表现为因流场压力产生的弯曲和扭转变形,离心力产生的拉伸变形并不明显。不同温度载荷下,应力分布趋势基本相同,极大值均出现在轴上,极小值均出现在轴承上。(4)电机部分强度分析。采用静力学方法,计算电机部分的应力及变形。研究结果表明:不同的温度载荷下,由于空气的热膨胀作用引起的热应力,轴最大,转子最小;热变形,上端盖最大,下端盖最小。但应力都在材料的许用应力允许范围之内,不会发生强度破坏;应变都在工程的允许范围之内,具有较大的安全裕度。本文的研究成果对改善这类泵的流态,优化流道设计、提高这类泵的设计的可靠性具有一定的指导意义和工程实用价值。研究方法可为这类泵的安全稳定运行提供一定的理论支持和进一步的结构优化提供一定的理论参考。

关键词：双吸双流道泵性能预测流固耦合强度分析速度-压力分布

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