水环泵内部流动CFD仿真分析开题报告

 2020-02-20 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

水环真空泵(简称水环泵)是一种粗真空泵,它所能获得的极限真空为2000~4000pa,与真空泵组成机组真空度可达1~600pa。水环泵最初用作自吸水泵,而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中,由于真空应用技术的飞跃发展,水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。水环真空泵内装有带固定叶片的偏心转子,是将水(液体)抛向定子壁,水(液体)形成与定子同心的液环,液环与转子叶片一起构成可变容积的一种旋转变容积真空泵。水环真空泵独特的工作原理, 使其具有突出的优点, 可以抽除易燃、易爆及腐蚀性气体, 还可以抽除含水、含尘的气体, 所以在低真空和低排气压力的范围内应用仍然非常广泛[1]

很难准确地指出水环真空泵是什么时候发明的,因为它有很多名字和形式。但是在英国,最早的利用再生工作原理概念的可能是imray的螺旋泵[2],它由一个在圆柱壳内旋转的桨形轮组成,具有固定的叶片,类似于平行流动的涡轮,在工作流体进入叶轮之前,它会对工作流体产生螺旋流模式。水环泵的确切工作原理引起了许多研究人员的兴趣。这些年国外的专业人员已经使用各种理论模型、实验测试研究和最近的计算建模技术对其进行了研究。

卡尔森和阿吉迪斯[3]对水环泵工作原理的研究进行了更详细的回顾。当叶轮按指示的方向顺时针旋转时,水被叶轮抛向四周,由于离心力的作用,水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切,水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间,而这一空间又被叶轮分成叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0°为起点,那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大,且与端面上的吸气口相通,此时气体被吸入,当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝;当叶轮继续旋转时,小腔由大变小,使气体被压缩;当小腔与排气口相通时,气体便被排出泵外。

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2. 研究的基本内容与方案

研究内容

水环泵作为船舶辅机设备中重要的流体输送机械,在现代船舶液压系统中大量的使用.本文主要内容是通过流体动力学cfd理论,利用 pumplinx/fluent 软件,研究水环泵在额定工况下进行数值计算,详细介绍叶轮和泵壳内流体的 cfturbo/catia 建模过程,揭示实际工作中水环泵的内流状态,分析研究进口压力,出口压力等参数对水环性能的影响。

研究目标

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3. 研究计划与安排

  1. 查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需技术方案及措施。确定方案,完成英文翻译和开题报告; (第1周—第3周)

  2. 查找并阅读文献,总结归纳国内水环泵的发展现状及应用,详细分析其结构及工作原理,并搜集水环真空泵的相关参数; (第4周—第5周)

  3. 学习建模软件,并进行水环泵的模拟建模工作: (第6周—第7周)

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    4. 参考文献(12篇以上)

    [1]黄苗苗, 李国君, 匡晓峰. 水环真空泵内部气液两相流动的数值分析[j]. 船舶力学, 2011, 15(7):722-729.

    [2]imray j. the helical pump. in: proc imeche, cardiff; 1874, vol. 25, no. 1, p. 281–96.

    [3]karlsen n, aggidis g. review and state of the art of regenerate liquid ring

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