本课题属“十五”国家重大科技专项“轻小型移动式与大型自走式喷灌机组配套产品研制与产业化开发(项目编号:2002AA6Z3161)”项目。 自吸泵广泛应用于农业、船舶、市政、电力、矿山、化工等部门。与普通离心泵相比,这种泵能够实现自吸,因此应用广泛,特别是在现代化农业中实现自动化控制的节水灌溉方面,自吸式喷灌泵是其核心设备。我国目前生产的自吸泵基本上都是离心式自吸泵,泵的自吸方式大多数是气液混合式,可分为内混式和外混式两种型式。这种结构型式的自吸泵由于采用涡壳式压水室,因此具有较大的气液分离室,从而导致泵的体积、重量过大,搬运困难。泵体结构复杂,铸造、加工难度相对较大,而且性能上还存在一些不足,如吸程较低,必需汽蚀余量较大,自吸时间较长,运行费用较高。 因此,本文在分析自吸喷灌泵自吸原理的基础上,为了达到改进水力设计方法和自吸结构,以提高泵的效率和自吸性能,提出了一种新型的自吸泵——射流式自吸喷灌泵。该泵在结构上作了以下创新:①进口流道引入射流自吸装置;②压水室采用导叶式结构。自吸装置对泵的进口流场能够形成负压区,提供比较大的真空度,提高了自吸性能,缩短了自吸时间,也提高了整个机组的性能和效率,降低了运行成本。压水室采用导叶式结构能够尽快地把液体的动能转换为压力能,同时能够使泵腔内的流动更趋合理均匀,提高泵内气液分离的能力,并且能平衡叶轮径向力。对于该泵的内部结构分析采用三维流场数值计算,因为三维数值模拟计算能够比较直观地表达泵内的流动信息。最后设计生产出的自吸泵,并对该泵进行实验研究,分析实际工况下上述的改变对功率、流速、自吸性能的影响,利用实验来比较验证计算的结果。本文的主要工作如下: 1.概述了自吸泵的研究现状和前人的研究成果,提出了一种新型射流式自吸泵的设计理论及方法。指出了本课题研究的理论含义和实践意义。 2.利用三维造型软件Pro/ENGINEER,绘出了泵以及泵自吸装置结构的三维立体模型。简要介绍了网格生成技术,并把混合结构网格生成技术应用于射流式自吸泵的进口流场。通过构造泊松方程源项P、Q、R分布函数控制网格的疏密度。 3.概括介绍了湍流与计算流体力学的发展现状及在工程中的应用,对计算模型进行了阐述,应用商业CFD软件FLUENT对进口三维不可压湍流流场进行数值模拟,确定其求解区域并引入边界条件,采用更符合实际工程中广泛应用的RNGK-ε双方程湍流模式,利用有限体积法对控制方程进行离散,采用交错网格存放变