离心泵叶轮水力设计

离心泵的主要参数设计及基于Ansys对泵轴的有限元分析

摘要：本设计是根据叶轮、泵壳的水力设计，以及泵的总体结构设计，并验算泵的抗汽蚀性能，得出数据来绘制泵的总装图及叶轮、泵壳、泵轴等零件图，最后并且对叶轮、泵体、泵轴、轴承、键、等泵的主要零部件进行强度校核。

经过今次设计，深知水泵叶轮叶片的难度性较大且精度较高，在设计过程中可能存在计算偏差，需要在涡室轮廓描画中加以改进，这次设计使自己所学的理论与实践中充分的结合起来。

关键词：离心泵；水力设计；强度校核；泵轴；有限元法；静力分析

1.前言

传统的泵轴强度校核方法有两种：一是试验研究，二是分析计算。鉴于第一种方法（试验研究）存在需要较高的研究费用和耗费较长的时间等多方面的缺点，因此，利用分析计算的方法研究轴的强度早期就被人们予以重视。受各方面因素的影响，使轴强度的计算有一定的难度。

2.主要参数计算

2.1泵主要参数的确定

2.1.1泵进出口直径的参数确定

泵吸入口径。泵吸入口直径由合理流速确定。泵吸入口流速一般取1.4-2.2m/s左右，但从制造方法考虑，大型泵的流速取大一些，以减少泵的体积，提高过流能力；但为了提高泵的抗汽蚀性能，应减少吸入流速。泵排出口径。对于低扬程泵，可取与吸入口径相同，而对于高扬程泵，为减少泵的体积和排出口直径，可使排出口径小于吸入口径，一般取

4.离心泵部分零件的计算与校核

4.1泵的结构特点

4.1.1叶轮

叶轮在泵体内悬臂安装在主轴的一端，与轴采用键连接方式

4.1.2泵体

泵体也称泵壳，它是泵的主体，蜗壳就是它的一部分，起到支撑固定的作用，并于安装轴承的悬架相连接。

4.1.3泵轴

双吸离心泵毕业设计-开题报告

毕业设计(论文)开题报告

学生姓名： 陈乐东 学 号： 20121698

学 院： 机电工程学院

专 业： 热能动力工程

设计(论文)题目： 800S26型双吸泵的设计

指导教师： 杨辉

2016年 2月 15日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇；

4．有关年月日等日期，按照如“2002年4月26日”方式填写。

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

1500字左右的文献综述（包括研究进展，选题依据、目的、意义）

文献综述

800S26型双吸泵的型号意义是，入口直径为800mm，设计点扬程为26m的单极双吸水平中开式离心清水泵。要想了解此泵，首先要了解双吸离心泵。

双吸离心泵是从叶轮两面进水的双吸离心泵，因泵盖和泵体是采用水平接缝进行装配的，又称为水平中开式离心泵。与单级单吸离心泵相比，效率高、流量大、扬程较高。但体积大，比较笨重，一般用于固定作业。适用于丘陵、高原中等面积的灌区，也适用于工厂、矿山、城市给排水等方面。

- 1 -

离心泵叶轮扭曲叶片UG三维造型

1.建模思路

离心泵扭曲叶片最重要的就是圆柱坐标系中轴面形线的获得，其次如图1所示，首先创建叶片工作面与背面的轴面截线，然后通过【曲面】命令形成叶片工作面与背面，接着通过【缝合】命令对叶片进行实体化，形成完整的的叶片，然后通过【变换】命令对叶片进行变换，形成全部的叶片，最后进行前后盖板的设计，最终形成模型。

图2-2-1叶轮水力图

2.录入轴面流道型线

先将工作面型线的*,,rz和背面型线*,,rz逐一输入到excel表格中，并在单元格中输入公式，将圆柱坐标转换为笛卡尔坐标，转换公式分别为：

(1)工作面：*cosxr，*sinyr，*zz

(2) 背面：*cosxr，*sinyr，**()zzz

按照NX的要求，将笛卡尔坐标复制到.txt文档中，另存为.dat格式文件，如图2-2-2，文件名要便于区分各个型线。其中，每行为一个点的坐标，三列数据分布为x、y、z。

- 2 -

图2-2-2曲线坐标点的数据文件格式

3.新建NX文件

[1]在菜单栏中，选【文件】

【新建】

[2]在对话框中选择：“单位”：毫米；“模板”：模型；“名称”：impeller.prt；“文件夹”：可自行定义，且设定文件夹路径时，路径中不得有中文，且文件名也不得为中文，否则就出现错误。

[3]确定。

4.从AutoCAD文件导入工作面和背面的型线

启动UG软件，在菜单栏中选【文件（F）】 【导入（M）】→【AutoCAD DXF/DWG】，在“/DWG文件”对话框中选择本例的文件；“导入至”中选择：工作部件，点【完成】，如图2-2-3所示。

图2-2-3新建模型 X坐标值 Y坐标值 Z坐标值 每行为一个

点的坐标 - 3 - 5.进行扭曲叶片工作面与背面轴面截线的绘制

[1] 单击工具栏中的【插入】→【曲线】→【样条】→【根据极点】→【确定】。

河南理工大学本科毕业设计说明书

I 摘 要

本文以一台低比转速离心泵为例，进行内部流场的数值模拟和结构优化。利用计算流体力学(CFD)技术，采用RNG湍流模型和雷诺时均N-S方程，对比转速为30.5的4长叶片和4长4短叶片两种不同结构情况下泵的内部流动状态进行数值模拟，基于模拟结果对泵的水力性能进行预测及比较。

本文介绍了离心泵内部流动数值模拟的基本理论和方法，详细阐述了在通用CFD模拟软件环境下的叶片造型、网格生成、边界条件、求解方法等实用技术的设置方法；介绍了离心泵内部流动的详细模拟计算过程和方法，以及基于内流场数值模拟的外特性预测方法。为特殊用途低比转速离心泵的设计与性能提高提供一个有效的思路，同时丰富了低比转速离心泵的理论研究结果，具有理论意义和工程应用价值。

从模拟结果可以看出：两个叶轮内部的静压力都是由叶片进口到出口逐渐升高，等静压曲线几乎是沿圆周方向的。具有分流叶片的叶轮出口的压力系数较高，通过计算理论扬程，得出具有分流叶片的叶轮扬程高，说明分流叶片可以提高离心泵的性能。

关键词：低比转速 离心泵 数值模拟 结构优化 分流叶片 性能曲线 河南理工大学本科毕业设计说明书

II Abstract

The flow field of a low specific speed centrifugal pump was simulated using of

computational fluid dynamics (CFD) technology to analyze the pump performance and to

optimize pump structure. The RNGturbulence model and the Reynolds-Averaged

Navier—Storkes equations were used to study the flow field of pump. The structure effect