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旋涡泵是一种特殊的叶片泵,其理论及设计方法为独门别类。随着科学技术的不断进步和经济的发展,旋涡泵以其独特的性能和结构在我国化学工业、仪器仪表工业、医疗器械、液压传动及自动控制、洗衣机及热水器等轻工业和乡镇居民提取生活用水等方面得到了广泛应用,而且其应用范围有逐步扩大的趋势,年产量超过百万台。但我国目前的旋涡泵理论和设计方法还基本停留在1973年沈阳水泵研究所和保定水泵厂等联合设计组提交的研究成果上,近年来在理论研究和设计方法上均无显著进展。因而有必要对旋涡泵做进一步的研究,以提高旋涡泵的效率,降低能耗,节省能源。
本文总结了前人的研究成果,重点研究了闭式叶轮开式流道旋涡泵的内部流动状况,探索性地用数值模拟的方法计算出了旋涡泵内部的速度场和压力场,对计算结果进行了研究和分析,并对今后的研究工作提出了一些建议。本文的主要工作如下:
1、介绍了旋涡泵的特点和分类,以及前人对旋涡泵工作过程的分析,并简要论述了旋涡泵设计计算的情况。
2、在对现有研究成果总结分析的基础上,较系统地总结分析了旋涡泵的设计方法,分析了旋涡泵结构参数对性能的影响。
3、简要介绍了网格生成技术,并首次将非结构网格生成技术应用于闭式叶轮开式流道旋涡泵的内部流场,对闭式叶轮开式流道旋涡泵的内部流动区域进行三维造型并划分贴体计算网格,通过构造泊松方程源项尸、Q、R分布函数控制网格的疏密度。
4、探索性地对旋涡泵内部流场进行了数值模拟,采用工程实际中广泛应用的湍流模型即七一占双方程湍流模型,用SIMPLE算法求解,对闭式叶轮开式流道旋涡泵内部流场进行了数值计算,给出了速度和压力分布图,并对计算结果进行了分析和研究。计算结果对同类研究具有参考价值,为旋涡泵水力设计提供了一定的理论依据,对生产实践具有一定的指导意义。