一种离心泵蜗舌的改进方法

文档序号:8279242阅读:751来源:国知局
一种离心泵蜗舌的改进方法
【技术领域】
[0001]本发明属于叶轮机械领域,涉及离心泵,具体涉及一种离心泵蜗舌的改进方法。
【背景技术】
[0002]离心泵作为当代最主要的动力装置之一,广泛应用于国民经济的各部门以及航空航天等尖端技术领域。提高离心泵的效率,可以充分利用有限能源,提高的经济效益。因此,提高离心泵的研宄和设计水平,对国民经济发展、节约能源和环境保护有重要的影响。叶轮机械主要是指采用液体作为介质的工作机,主要是离心泵。泵是叶轮机械的一种,也是应用非常广泛的通用机械,可以说凡是有液体流动的领域,就有泵的工作。随着科学技术的发展,泵的应用领域正在迅速扩大,据不同国家统计,泵的耗电量都约占各国总发电量的1/5,可见泵的耗能巨大,因而提高泵技术水平对节约能源具有重要意义。
[0003]离心泵在运行过程中,水流经过入口、叶轮、蜗壳等部件时会产生摩擦、碰撞、二次流、回流、漩涡等复杂流动现象。蜗壳是离心泵的运行中的重要部件。蜗壳的作用有收集流体,并且尽可能的将动能转换为出口的总压。蜗壳出口总压的增大有助于提高离心泵的扬程。其中蜗舌部分的流动是最复杂最容易出现漩涡等流动现象的。因此改善和提高蜗舌部分的流动情况就显得尤为重要,对离心泵的性能有着较大的影响。

【发明内容】

[0004]本发明的目的是针对现有研宄的不足,提供一种离心泵蜗舌的改进方法,改进后的离心泵蜗舌部分的流动情况得到了明显的改善,可以有效的提高离心泵的性能。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下:
一种离心泵蜗舌的改进方法;其特征在于包括如下步骤:
步骤(I).模拟离心泵内部的流动物理参数;
利用CFD技术模拟离心泵内部流体的流动,得到整个流场的物理参数;
所述的物理参数包括水流速度、压强分布、流线分布以及扬程和效率曲线,具体获取如下:
针对任一工况条件下的离心泵,采用CFD技术对离心泵内部流动进行三维数值模拟,模拟过程中控制方程采用三维不可压缩的平均雷诺纳维-斯托克斯方程和连续性方程模拟离心泵内的流体流动,并利用有限体积法对控制方程在空间上进行离散;时间推进采用半隐式的格式;然后,在计算域上施加边界条件,分别在给定的几何参数和不同的流动条件下,进行模拟计算,并获得流场物理参数,包括水流速度、压强和流线分布;
根据每一个工况点的压强、流量、扭矩,获取整个流场的扬程和效率曲线。
[0006]步骤(2).通过获得原型蜗舌离心泵内部的流动物理参数,并做出蜗舌部分水流速度分布、压力分布、流线分布以及扬程和效率曲线。
[0007]步骤(3).计算获得改进蜗舌后的离心泵的流动物理参数;
在与步骤(2)所述的相同的工况条件下,对改进蜗舌的离心泵进行数值模拟,并获得离心泵内部的流动物理参数,最终做出蜗舌部分水流速度分布、压力分布、流线分布以及扬程和效率曲线。
[0008]步骤(4).对比原型离心泵与改进蜗舌后的离心泵的流动物理参数。
[0009]根据获得的速度分布图、压力分布图、流线分布图以及扬程和效率曲线,对比分析各物理参数的分布;判断的标准是(I):改进蜗舌后的离心泵的扬程和效率相比原型泵有没有提升;(2)蜗舌处的压力分布是否随着流量的增大而出现明显的增大;蜗壳出口段高压区范围以及幅值随流量变化越小越好;(3)蜗舌处的流线分布是否更加均匀,是否有漩涡的出现;蜗壳出口段流线分布越稳定越好,没有漩涡出现越好。
[0010]所述的改进蜗舌后的离心泵的扬程效率相比原型离心泵的扬程和效率更加接近实验值,且在大流量下误差有所减小;原型离心泵在蜗壳出口段的高压区域受流量增大的影响较大,且高压区有增大的趋势;改进后的离心泵在蜗壳出口段的高压区受流量增大的影响较小,且高压区变化不大;原型离心泵在蜗壳出口段流线分布较差,且有漩涡的出现;改进后的离心泵在蜗壳出口段流线分布较稳定,且没有漩涡的出现。
[0011]本发明的有益效果
本发明通过对离心泵蜗舌部分优化设计,改进后的离心泵模拟获得的扬程曲线、效率曲线更接近实验值,提高了数值模拟的准确性。此外还可以有效的改善离心泵蜗舌部分的流动分布情况,蜗舌部分的高压区域也变得稳定,改进后的离心泵的蜗壳出口段的流线分布更加均匀,并且有效的避免了漩涡等流动现象的产生。
【附图说明】
[0012]图1为本发明改进后离心泵蜗壳部分结构视图。
[0013]图2为原型离心泵蜗壳部分结构视图。
[0014]图3为图1中蜗舌部分局部放大图。
[0015]图4为图2中蜗舌部分局部放大图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0017]如图1所示,一种离心泵蜗舌的改进方法,具体包括如下步骤:
步骤(I).模拟原型离心泵内的流动物理参数
1-1.利用CFD技术模拟离心泵内的流动,得到整个流场的物理参数;
所述的物理参数包括水流速度、压强分布、流线分布以及扬程和效率曲线,具体获取如下:
针对任一工况条件下的离心泵,采用CFD技术对离心泵内部流动进行三维数值模拟,模拟过程中控制方程采用三维不可压缩的平均雷诺纳维-斯托克斯方程和连续性方程模拟离心泵内的流体流动,并利用有限体积法对控制方程在空间上进行离散;时间推进采用半隐式的格式;然后,在计算域上施加边界条件,分别在给定的几何参数和不同的流动条件下,进行模拟计算,并获得流场物理参数,包括水流速度、压强和流线分布;
根据每一个工况点的压强、流量、扭矩,获取整个流场的扬程和效率曲线。
[0018]
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