1、 课 程 设 计 论 文 论文题目论文题目: 过过 程程 流流 体体 机机 械械 课课 程程 设设 计计 学科专业：学科专业： 过过 程程 装装 备备 与与 控控 制制 工工 程程 作者姓名：作者姓名： 指导教师：指导教师： 递交日期：递交日期： 2012 年年 7 月月 2 日日 摘 要 为了了解叶轮内部流动特性，自行设计了叶轮，采用 5 片普通圆柱形叶片进 行内部流动特性数值模拟，得到两种工况下的叶轮内部流场分布，分析了不同流 量下的流量扬程和流量效率关系。计算结果表明，扬程随着流量增大而减 小，效率随着流量增大而减小，到达最佳工况点之后，效率开始下降。 关键词：离心泵；水力设计；流量；内
2、部流场；数值模拟 目 录 摘 要 第一章 叶轮水力设计 1 1.1 已知设计参数 1 1.2 泵的设计参数和结构形式计算和确定 1 1.2.1 泵形式及级数的确定 1 1.2.2 泵效率计算 . 2 1.2.3 泵的轴功率 2 1.3 叶轮主要几何参数的计算和确定 3 1.3.1 泵轴传递的扭矩 3 1.3.2 泵的最小轴径 3 1.3.3 叶轮轮毂直径dh 3 1.3.4 叶轮进口直径Dj的初步计算 3 1.3.5 叶片进口直径D1的初步计算 4 1.3.6 叶片出口直径D2的初步计算 4 1.3.7 叶片进口宽度 b1 的初步计算 4 1.3.8 叶片出口宽度b2的初步计算 . 5 1.3
3、.9 叶片包角 . 5 1.3.10 叶片出口圆周厚度 5 1.3.11 叶轮叶片进口安放角 . 5 1.3.12 叶片进口速度 6 1.4 叶轮主要几何参数 6 第二章 欧拉方程性能计算 . 7 2.1 离心泵的理论扬程 7 2.2 考虑有限叶片数的影响 . 7 第三章 计算流体力学方法及分析 9 3.1 计算模型的建立 9 3.2 网格划分 . 11 3.3 流场计算边界条件 12 3.4 数值模拟基本参数 . 14 3.5 数值模拟结果分析 . 14 3.5.1 叶轮内部流场的压力分布 14 3.5.2 速度分布 16 3.5.3 水泵扬程和水力效率的预测与收敛图 . 18 3.6 总结
4、 . 20 参考文献 22 1 第一章 叶轮水力设计 1.1 已知设计参数 流量Q=20m 3/h 转速n=1450r/min 比转速 80100 1.2 泵的设计参数和结构形式计算和确定 1.2.1 泵形式及级数的确定 泵的比转速 【1】 39.823.6) 65.3 ( 3/4 s n Qn H (1-1) 取为 7mm ，故 66.91 7 3600/20145065.365.3 4 3 4 3 H Qn ns （1-2） 故泵的水力方案为：单级单吸式离心泵。 泵的进口直径 取泵的流速 s v =2.7 /ms； s v Q Ds 4 = =55mm （1-3） 取为 55mm 泵的出口
5、直径 DsDd)7.01( （1-4） 由于该泵为中型扬程泵，故 2 DD sd =55mm 重新计算泵的进出口速度 错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。=2.338m/s，取为 2.4m/s 1.2.2 泵效率计算 （1）水力效率 【1】 849.0 1450 3600/20 lg0835.01lg0835.01 33 n Q h （1-5） （2）机械效率 【1】 923.0 100 1 07.01 6 7 s m n （1-6） （3）容积效率 【1】 967.0 33.9168.01 1 68.01 1 3 2 3 2 s v n （1-7） （4）总效率 【1】 758.023.0849.0967.0 hmv （1-8） 1.2.3 泵的轴功率 kw gQH N52.0 758.01000 736002081.9 1000 （1-9） 4.0N Ne 3 1.3 叶轮主要几何参数的计算和确定 1.3.1 泵轴传递的扭矩 mN n N M e n 63.2 1450 4.0 955010*55.9 3 （1-10） 1.3.2 泵的最小轴径 对于 45 号钢，经调质处理之后HB=241286， 25 /10)540441(mN 取 25 /105
