基于离心泵全三维流场的数值模拟开题报告(2)

北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）开题报告姓名学号专业能源与动力工程设计（论文）题目基于离心泵全三维流场的数值模拟1. 毕业设计(论文)的目的及意义（含国内外的研究现状分析）：泵作为一种通用机械，在国民经济各个领域得到了广泛的应用。据不完全统计，离心泵每年消耗电量占发电量的百分之十。早在公元前5世纪就出现了木质的排水离心泵，但是知道19世纪，汽轮机、发电技术及电动机的相继问世，出现了高速原动机，才使离心泵成为应用最广泛的泵。目前，随着航天技术和石油化工业的化进一步发展，离心泵正逐步向高速和大功率方向发展；随着离心泵输送介质和气体低温液体输送等应用领域不断拓展；这些都对离心泵的空蚀性能、工作稳定性等提出了更高的要求。空化引起的空蚀破坏是引起离心泵故障的主要原因之一，空蚀不仅影响流体的流动状态，而且从长远看还可能引起离心泵过流部件损坏、密封的永久失效和轴承磨损等，以致泵寿命缩短，可靠性差。每年因空蚀损坏造成的部件维修、更换的费用高达几十亿元。因此，如何提高离心泵的空蚀性能是流体机械的一个重要研究方向，也一直是一个热门研究课题之一。另外，叶轮机械的能量转换是在叶轮中完成的，因此了解液流在叶轮内部的流动机理，对研究高效的叶轮机械及离心泵的节能降耗有着重要的意义。本课题通过数据模拟研究，对离心泵内的空化流场进行数值计算，分析了空化流动对整个流场的影响，从而为离心泵的抗空蚀优化设计提供支持。在我国，离心泵在工业、农业上有着广阔的使用范围，因此，开展离心泵空蚀模拟的研究，应用前景十分广阔，对于解决水泵过流部件表面的空蚀破坏问题具有重要的意义。2. 基本内容和技术方案：离心泵在农业及民用等许多部门中有着广泛的应用。实现离心泵的流动数值模拟，对于泵的优化设计以达到增效节能的目的具有重要的现实意义。离心泵系统一般导入管、叶轮及泵壳等元件。随着近年流体力学计算技术的迅速发展，离心泵的三维数值模拟已成为现实。但离心泵湍流模拟多见于等双方程湍流模型的使用。本文选取一低比转速离心泵作为研究对象,以流动软件Fluent为工具,使用大涡模拟湍流模型对包括导入管、叶轮及泵壳在内的全流场进行设计工况下的三维计算。本论文要求学生查阅相关文献，要求学生具备并熟练掌握基本的流体力学与流体机械知识。学习Gambit与Fluent软件，针对离心泵，利用Gambit软件生成计算区域并进行网格划分，利用CFD软件ANSYS Fluent对离心泵网格进行分析处理，针对离心泵三维流场进行数值模拟。得到泵叶轮各通道的流量 、流速及压力分布结果并与实验进行对比，验证计算结果。3. 主要参考文献：1 FLUENT6.3-Users guide. Fluent Inc., 2006.2 唐辉 , 何枫. 离心泵内流场的数值模拟J. 水泵技术 , 2002 (3) : 3-8.3 郭鹏程 ,罗兴奇 ,刘胜柱. 离心泵内叶轮与蜗壳间耦合流动的三维紊流数值模拟J. 农业工程学报 , 2005, 21 (8) : 1-5.4 Majid K. Numerical study of unsteady flow in a centrifugal pumpJ. Journal of Turbomachinery, 2005, 127(2) : 363-371.4. 进度安排：1. 13周，阅读文献并学习Gambit、Fluent软件2. 45周，利用Gambit构建离心泵模型并进行网格划分3. 69周，利用Fluent软件对泵叶轮各通道的流量 、流速及压力场进行计算分析4. 1012周，调试Fluent，得到最佳云图并进行分析总结1216周，撰写论文5. 指导教师意见：指导教师签字： 年 月 日注：表中所填内容采用5号字，中文采用宋