离心泵叶轮的优化及计算机辅助设计

论文摘要

本文首先对离心泵叶轮的水力设计现状及进展进行了介绍。在准正交线法轴面流动计算以及逐点积分法的基础上，开发编制了一整套离心泵叶轮水力设计计算机程序。采用了新的过流断面形成线的计算方法。该方法可显著提高设计工作的效率，并可精确的计算过流断面面积。本文对传统的逐点积分法进行了改进。应用改进后的方法可直接对叶片包角进行控制。本文采用给定叶片圆周方向的厚度进行加厚的方法，解决了轴面流动计算中排挤系数无法确定的问题。本文采用了两种新的叶片头部修圆的方法，并将这两种方法进行了比较。本文实现了设计系统与绘图软件之间的数据接口，这样设计的结果不仅可以进行可视化处理，更重要的是，设计者可以直接对结果进行修改，直至满足要求为止。应用所编制的程序，设计了离心泵的叶轮，并在N-S方程以及紊流模型的基础上对叶轮内的三维紊流进行k ??了数值模拟。对数值模拟得到的速度分布进行处理之后，代入新一轮的叶轮设计过程，由此基本实现了水力设计与数值模拟的迭代计算。根据数值模拟得到的结果，分析了离心泵叶轮进口边位置对叶轮特性的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 论文研究的背景及意义
• 1.2 论文相关研究的国内外现状
• 1.3 论文研究的主要内容
• 第二章 离心泵叶轮轴面流动计算与叶片绘形方法
• 2.1 叶轮轴面流动计算
• 2.1.1 叶轮内部流动的分析
• 2.1.2 计算方法
• 2.2 叶片绘形
• 2.2.1 一元理论叶片绘形方法
• 2.2.2 二元理论叶片绘形方法
• 第三章 离心泵叶轮水力设计方法的改进
• 3.1 概述
• 3.2 准正交线法轴面流线迭代计算
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 轴面速度沿着准正交线的梯度方程
• 3.2.3 轴面速度梯度方程的积分
• 3.2.4 迭代计算方法
• 3.2.5 对轴面流道过流面积变化规律检查方法的改进
• 3.3 逐点积分法叶片绘形
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 叶型骨线方程
• 3.3.3 对逐点积分法叶片绘形的改进
• 3.4 叶片的加厚
• 3.4.1 概述
• 3.4.2 对叶片加厚方法的改进
• 第四章 离心泵叶轮水力设计程序的开发
• 4.1 概述
• 4.2 程序的功能
• 4.3 程序的流程
• 4.4 程序的特点
• 4.5 程序与绘图软件的接口
• 第五章 程序应用设计算例
• 5.1 设计算例
• 5.1.1 轴面流道划分
• 5.1.2 叶片绘形
• 5.1.3 叶片加厚
• 5.1.4 叶片木模图
• 5.1.5 三维造型
• 第六章 正问题计算在反问题设计中的应用
• 6.1 叶轮内的三维紊流数值模拟
• 6.1.1 基本方程
• 6.1.2 方程的离散及求解
• 6.1.3 边界条件
• 6.2 正反问题的迭代计算
• 6.2.1 网格划分
• 6.2.2 计算结果
• 6.2.3 迭代计算方法
• 6.2.4 迭代计算结果
• 6.3 叶轮进口边位置对离心泵性能的影响
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介