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前置竖井式贯流泵装置三维湍流流动数值模拟及优化设计研究
摘要：
本文以前置竖井式贯流泵为研究对象，在ANSYSFluent软件中建立三维湍流流动数值模型，对其内部流场进行模拟和优化设计。研究结果表明，在一定的进出口条件下，优化后的泵的效率显著提高，压力脉动和涡旋强度得到了明显降低。同时，本文还对贯流泵的性能进行了分析，得出了一些有益的结论。
关键词：前置竖井式贯流泵，数值模拟，优化设计，进出口条件，效率
Abstract:
Thispapertakesthepreverticalwelltypeaxialflowpumpastheresearchobject,establishesathree-dimensionalturbulentflownumericalmodelinANSYSFluentsoftware,andsimulatesandoptimizestheinternalflowfieldofthepump.Theresearchresultsshowthatundercertaininletandoutletconditions,theefficiencyoftheoptimizedpumpissignificantlyimproved,whilethepressurepulsationandvortexintensityaresignificantlyreduced.Atthesametime,thispaperalsoanalyzestheperformanceoftheaxialflowpumpanddrawssomeusefulconclusions.
Keywords:preverticalwelltypeaxialflowpump,numericalsimulation,optimizationdesign,inletandoutletconditions,efficiency
正文：
Ⅰ.研究背景与意义
随着社会的发展，工业机械设备的功率不断提高，对泵的性能提出了更高的要求。贯流泵是一种常用且重要的泵类，具有流量大、压力高、效率高、噪声低等优点，适用于各种水利工程和工业领域。为了提高贯流泵的性能和效率，人们开始采用数值模拟和优化设计的方法，来改进泵的结构和减少内部流场中的涡旋和压力脉动。目前，随着计算机技术和数值计算方法的不断发展，数值模拟和优化设计在工程领域中的应用越来越广泛，已经成为流体力学研究和泵的设计中必不可少的方法。本研究旨在通过数值模拟的方法对贯流泵的内部流场进行分析和优化设计，为提高贯流泵的性能和效率提供参考。
Ⅱ.文献综述
贯流泵是由框架和叶轮组成的，具有流道设计合理、叶轮质量高、工作稳定可靠等特点。已有很多学者在该领域进行了研究。Li等人（2014）通过数值模拟的方法对贯流泵的内部流场进行了分析，发现在一定的进出口条件下，能够获得较高的泵效率；Ji等人（2015）则利用实验和数值模拟相结合的方法，对泵的内部结构进行了优化设计，并取得了良好的效果。在这些研究中，为了减少内部流场的压力脉动和涡旋强度，采取了一系列的措施，如叶轮结构优化、进口结构设计和出口流道改进等。
Ⅲ.研究方法
本研究选用ANSYSFluent软件，建立了前置竖井式贯流泵的三维湍流流动数值模型。首先，通过建立典型的几何模型，对贯流泵的内部流场进行初始计算。然后，根据模拟结果，采用优化设计的方法对内部结构进行改进。最后，比较分析优化前后的内部流场和性能参数，得出结论。
Ⅳ.结果与分析
通过数值模拟和优化设计，得出了前置竖井式贯流泵的内部流场及其性能分析结果。通过对模拟数据的分析，得出以下结论：
1.在一定的进出口条件下，优化后的泵的效率显著提高。
2.压力脉动和涡旋强度得到了明显降低。
3.存在一定的机械损失，但在一定条件下可以通过优化减小。
4.出现的涡旋结构明显改变，此时采用的进口和出口均需要进行优化设计，以达到更好的效果。
V.结论与展望
本研究通过采用数值模拟和优化设计的方法，对前置竖井式贯流泵内部流场进行了分析，得出了一些有益的结论。目前，该领域中的研究还有很大的发展空间，可以进一步深入地探索贯流泵的内部结构，以达到更好的性能和效率。未来将结合实验方法对贯流泵进行进一步的研究，以验证数值模拟的结果。