应急抢险移动泵站用轻载型轴流泵的设计研发

分类号密级题目：应急抢险移动泵站用轻载型轴流泵的设计研发英文并列题目：研究生：张宇专业名称：研究方向：导师①姓名：管仁伟职称：高级工程师导师②姓名：安伟职称：学位授予日期：答辩委员会主席：江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二〇一九年九月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签名：导师签名：日期：江南大学硕士学位论文I摘要移动泵站具有灵活方便、随到随用的特点，是抗洪排涝抢险救灾的关键装备。轴流泵是应急抢险移动泵站中的最核心设备，既要保留一般轴流泵大流量的特点，又要提高扬程压力，确保具有远程输送能力（尤其在排除城市内涝时）。本文基于抢险移动泵站对轴流泵的特殊需求，以轴流泵内部复杂的流场机理入手，利用计算流体力学)(CFD技术对给定的轴流泵进行了多工况全流道的三维湍流模拟计算，并进行优化设计。本文介绍了轴流泵流场模拟计算分析的理论基础，分析了所采用的数值计算方法，给出了其方程模型和求解方法。本文应用RANS方程、SA紊流模型和Numeca软件对给定的轴流泵进行了网格划分和流场模拟计算，计算结果表明原模型的效率较高，但在不同工况流道内存在大小不一的涡旋、二次回流等复杂的三维湍流现象，详细给出了其内部的流线图，直观地给出了泵内流场流态；对轴流泵的不同叶轮参数对轴流泵性能进行了研究：研究了叶片数对轴流泵性能的影响并得到了其性能曲线；研究了叶顶间隙对轴流泵性能的影响，得到了其性能曲线和间隙对叶轮压力分布的影响等；计算分析了有无导叶两种情况下的流场。在轴流泵叶轮、导叶叶型的优化中，叶轮的叶片叶型采用独立压力面、吸力面型线的优化方法，导叶的叶片叶型采用中弧线和厚度分布型线优化方法，使优化的轴流泵模型性能增加明显，结果表明：运用Numeca/Design3D可很好地优化轴流泵，为轴流泵优化设计提供了新的方法，具有重要的实际价值。课题在无锡锡泵制造有限公司的实验室平台上对原型泵进行了性能测量，测量的结果证明了数值模拟的准确性，为轴流泵的叶轮、导叶叶片型线的设计提供了理论依据和实验佐证。（英文部分相应修改）关键词：移动泵站;轴流泵；流场模拟；计算流体力学；叶型优化；Numeca；Design3DAbstractIIAbstractThemobilestationhasthecharacteristicsofflexibleandconvenient,anditcanbeusedatanytimeandeverywhere,Itcompensatesforthelackofafixedpumpstationwidely.Whiletheaxialflowpumpforemergencymobilepumpingstationisthecorecomponents.Itisnecessarytofurtherstudyandimprovementofitsoptimizationdesigntheory.Inordertounderstandthecomplexinternalflowfieldofaxialflowpumpmechanism,UseofcomputationalfluiddynamicsCFDtechniqueforagivenaxialflowpumpareworkingforfull3Dturbulentnumericalsimulation.Introductionoftheaxialflowpumpflowfieldsimulationanalysisofthetheoreticalbasis,introducesthenumericalcomputationalmethod,givestheequationsofthemodel,andintroducesthemethod,inthispapertheapplicationofRANSequationandSAmodel,byusingthecommercialsoftwareNumecaforagivenaxialflowpumparegriddivisionandflowfieldsimulationcalculation,calculationtheresultsshowthatthemodelhashigherefficiency,butindifferentworkingflowexistsinthesizeofthescroll,thetworeturncomplexthree-dimensionalturbulence,introducedindetailtheinternalflowchart,intuitivegivespumpinnerflowfieldofaxialflowpump;impellerparametersontheperformanceofaxialflowpumpforresearchandstudy:bladenumberonperformanceofaxialflowpumpandtheimpacttheperformancecurveofthetipclearance,theperformanceofaxialflowpump,theperformancecurveandclearanceofimpellerpressure,calculatedandanalysedwithoutguidevanesundertwoconditionsofflowfield.Detailsoftheaxialflowpumpimpeller,vanebladeoptimizationmethod,impellervaneusingindependentpressuresurface,suctionsurfacelineofoptimizationmethods,vanebladeadoptsthecamberlineandthethicknessdistributionlinesoptimizationmethod.Optimalaxialflowpumpmodelperformanceincreasedsignificantly,theresultshowsthat:theuseofNumeca/Design3Dcanbeaverygoodoptimizationofaxialflowpumpaxialflowpump,itpresentsanewmethodforoptimaldesign,hasimportantpracticalvalue.江南大学硕士学位论文I目录摘要.........................................................................................................................................IAbstract......................................................................................................................................II目录........................................................................................................................................1第一章绪论..............................................................................................................................11.1论文研究的背景..............................................................................................................11.1.1移动泵站的优点........................................................................................................11.1.2轴流泵简介...............................................................................................................11.1.3CFD的应用...............................................................................................................21.2国内外研究现状.............................................................................................................31.2.1国外研究现状............................................................................................................31.2.2国内研究现状...........................................................................................................31.3本文的研究内容和方法..................................................................................................4第二章流场数值模拟的基本理论和方法..............................................................................52.1数值计算的基本方程......................................................................................................52.1.1连续方程...................................................................................................................52.1.2动量方程...........................................................................................