氟塑料离心泵内部流场的数值模拟及实验研究

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1、ｍ硕壬学位论文Ｉ識料离ｊ城肖籠纖雖模瓶实验觀ｓｏｎＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＩｎｔｅｒｎａｌＦｌｏｗＦｉｅｌｄｓａｎｄｔｕｄｙＥｘｅｒｉｍｅｎｔｉｎＴｈｅＦｌｕｏｒｉｎｅＰｌａｓｔｉｃＣｅｎｔｒｉｆｕｇａｌＩＷｐｐ■研究生；闻泳旭＾１指导教师；齐凤莲則搬学科专；）Ｉｋ车＾工ｓＭ係ｉ痊＾Ｉ爲二〇－四年十二月１０１５分类号：学校代码；３ＵＤＣ：：密级公开硕壬学位论文氣塑辭离也累两部流场的数值模拟及实验研究：２０１２９月

2、作者姓名：罔泳旭入学年份年指导教师：齐凤莲副教授学科专业：车辆工程申请学位：工学硕±所在单位：交通与机械工程学院￣日２０１４１１日：２０１４２论文提交期：年月论文答辩期年１月学位授予日期：２０巧年１月答辩委员会主席：孙志礼答辩委员会组成：孙志礼陈辉王正浩张丽秀张云凤论文评阅人：声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加标注和致谢的地方外，不包含其他人臣经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我共罔工作过的间志对本研

3、究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。—＇＂作者签卷：叫４＾坤＾曰期：＞，少年■月学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保留、使用学位论文的规定：巧学校有权保留并向国家有关部口或化构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学（或其授权机拘）可Ｌ乂将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通网络提供检索、浏览。＾（如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不罔意。）作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：一一

4、＾不限□半年□年□年半０两年□＇作者签名：／化导师签名：马夺＾日期：年／＞月日期；）４）命年／文月摘要氟塑料离心泵过流部件材质选用可耐强腐蚀的氟塑料，被广泛应用于化工、制药、冶金等行业和对于腐蚀性介质的输送岗位。但是目前国内的氟塑料离心泵设计理论落后，仍停留在国外20世纪70至80年代的水平，导致离心泵的设计存在效率低、寿命短、性能差、可靠性差等缺点。近年来，随着计算流体动力学（CFD）技术的发展及在相关领域的应用，使得离心泵的工程设计也逐渐加入了CFD研究。基于此，本文将氟塑料离心泵的性能改进设计与计算流体

5、动力学研究紧密结合起来，从离心泵流体流动机理出发，使用数值模拟的方法研究离心泵内部流动规律，利用模拟结果对泵的性能指标进行预测，从而用以指导氟塑料离心泵的设计。本文结合上述内容进行了以下几个方面的研究：首先，以Pro/E平台为基础，参照同型号金属离心泵水力设计图，以不同于传统氟塑料离心泵叶轮的设计方法，对原有的直叶片叶轮进行了改进设计，建立了扭曲叶片叶轮的三维模型，同时对两种不同叶片形式叶轮的氟塑料离心泵的整机过流流道进行建模。其次，以流体力学为基本理论，在分析并总结了前人成果的基础上，利用FLUENT软件，在三种工况下对改进后的扭曲叶

6、片叶轮氟塑料离心泵进行内部流场的数值模拟，分析流体在离心泵中的速度和压力分布，揭示离心泵在不同工况下内部的流动规律，为氟塑料离心泵在叶轮结构上的改进提供了参考数据。再次，将传统的圆柱直叶片叶轮氟塑料离心泵现场实验数据曲线与两种不同叶片形状叶轮的氟塑料离心泵在九个不同工况下数值模拟的预测特性曲线进行两两对比，发现改进后的扭曲叶片叶轮氟塑料离心泵的扬程提高1m~2m，效率提高了3%~4%，功率也下降了少许但整体变化不大，很好的验证了改进后的扭曲叶片叶轮的氟塑料离心泵性能的优越性。最后，对于蜗壳内壁磨损的氟塑料离心泵，构造类似于凹坑的球冠体来

7、代替蜗壳内壁不平整的物理模型，进行内流场数值模拟，发现当球冠体半径为8mm、高度为4mm时，在额定流量工况时扬程下降了约2.3m，在各个工况下效率基本上维持在下降5%左右，由此可见磨损后的氟塑料离心泵性能有明显的下降趋势，进而验证了蜗壳内壁不平整度对氟塑料离心泵性能产生了严重的影响。本文为氟塑料离心泵性能改进方面提供了一定的理论依据和实验数据，有助于新型产品的开发和应用。同时，对于氟塑料离心泵在实际生产过程所遇到的问题具有指导性的意义，对于降低产品成本、提高产品效率和质量等具有现实的意义。关键词：氟塑料离心泵；扭曲叶片叶轮；数值模拟；内

8、部流场；实验数据；不平整度；外特性AbstractTheflowofallcomponentsoffluorineplasticcentrifugalismadeoffluorineplasticthatc