水泵试验台不同来流系统的数值模拟与不确定度分析

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流体机械学科是一门建立在实验基础上的学科,很多理论、公式的提出都是在大量的实验基础上得来的。实验数据的可靠性和准确性对于理论研究、产品开发显得尤为重要。因此,试验台对于泵理论的发展、性能的确定、设计水平的提高以及解决复杂的应用问题具有极其重要的意义。   本文以建立高精度、多功能的水泵试验台为目的,在对试验台设计方法、试验方法及测试手段进行研究的基础上,对水泵试验台中的入口部分,即来流系统进行了分析。通过数值模拟的方法分析不同来流系统内部流动情况,采用不确定度理论对试验数据稳定性进行分析,得到了水泵试验台来流系统的优化组合方案,以进一步提高试验台测试精度。本文主要做了以下几方面工作:   1.以江苏大学流体中心实验室DN500mm多功能水泵模型及装置模型试验台为例,分析了水泵试验台设计理论及试验方法。   2.基于Pro/E和FLUENT商用软件,对水泵试验台不同来流系统进行了数值计算和内部流动分析。讨论了水泵试验装置进口稳流筒中不同稳流栅对流动的影响;并对水泵空化试验中进口阀门后直管段长度分别为2倍、7倍、12倍和18倍管径情况下的流场进行了分析。根据分析结果得出水泵入口来流稳定的条件,从而优化试验台来流系统的设计。   3.在优化设计的试验装置上进行试验,采用不确定度理论对1800ZLQ型立式轴流泵装置模型、NBG125-100-160型单级端吸式离心泵、IS65-40-200型清水离心泵的试验数据进行了分析,验证了水泵不同来流系统对测量数据稳定性的影响。   通过以上研究,得出结论:   1.水泵试验系统中,入口来流系统是保证测试精度的前提条件,优化来流系统设计可以从源头上减小测量的不确定度,提高测试精度。   2.在水泵试验装置进口稳流筒中设置单稳流栅和双稳流栅的稳流效果较接近。稳流筒中的水主要从进、出口管路之间的区域流通,外围水域流速很小。   3.通过数值模拟发现水泵空化试验中进口阀门后直管段长度为12倍管径时,水泵进口压力分布均匀,保证了水泵进口轴对称来流,可获得较优的水泵入流条件,且为较经济的选择。通过试验数据分析也验证了这一结论。   4.水泵性能试验中进口管路与水池擘面距离对实验数据的稳定性有影响,当进口管路与水池壁面距离为0.5倍管径时进口压力的波动较大,说明此时水泵入口来流不稳定,进口管路与水池壁面距离为1.5倍和5倍管径时的实验数据较稳定。
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