基于流固耦合的多級(jí)離心泵非定常流動(dòng)特性及誘導(dǎo)振動(dòng)分析.pdf

1、多級(jí)離心泵由多個(gè)葉輪串聯(lián)組成，具有運(yùn)行安全平穩(wěn)、噪音低、壽命久、安裝維修方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在石油化工、電力和城市供水等多個(gè)領(lǐng)域。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，離心泵朝著高速化、大功率以及大功率密度比發(fā)展，因此不可避免地出現(xiàn)轉(zhuǎn)子跨越臨界轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)共振及額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行過程中流體非定常激勵(lì)造成的振動(dòng)問題，這些都嚴(yán)重影響多級(jí)離心泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，對(duì)多級(jí)離心泵開展基于流固耦合的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模態(tài)和振動(dòng)分析具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文利用PR

2、O/E軟件對(duì)雙蝸殼結(jié)構(gòu)的四級(jí)離心泵全流道進(jìn)行三維建模，以離心泵內(nèi)部定常流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算結(jié)果為初始條件，開展了多級(jí)泵基于流場(chǎng)和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)場(chǎng)單向流固耦合的非定常計(jì)算。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)為分析多級(jí)離心泵內(nèi)部非定常流動(dòng)特性，采用Realizable k-湍流模型對(duì)不同流量工況下的多級(jí)離心泵進(jìn)行了非定常數(shù)值計(jì)算，揭示了各級(jí)葉輪及蝸殼內(nèi)的靜壓和速度分布隨時(shí)間變化的規(guī)律，并通過外特性試驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。
　　(2)為分析雙蝸

3、殼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其動(dòng)靜干涉作用，對(duì)多級(jí)離心泵各級(jí)蝸殼監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力脈動(dòng)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：隔舌干涉會(huì)影響壓力脈動(dòng)的峰谷形成規(guī)律；不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)處壓力脈動(dòng)的時(shí)間序列與各級(jí)葉輪葉片數(shù)和隔舌-葉輪之間的動(dòng)靜干涉有關(guān)；隔舌附近的壓力脈動(dòng)受到動(dòng)靜干涉的影響更大。
　　(3)為分析雙蝸殼結(jié)構(gòu)下葉輪的徑向力規(guī)律和隔舌干涉對(duì)徑向力的影響，對(duì)各級(jí)葉輪的單個(gè)葉片及葉輪整體的徑向力進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：當(dāng)葉片尾緣掃過隔舌時(shí)，各級(jí)葉輪及其單個(gè)葉片的徑向力都會(huì)產(chǎn)

4、生突變波動(dòng)；隨著流量的增加，各級(jí)葉輪及單個(gè)葉片徑向力的波動(dòng)逐漸減小，且一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期，葉輪徑向力的不平衡不僅與葉輪葉片的徑向受力有關(guān)，也與葉輪出口周向靜壓分布不均勻?qū)е氯~輪前后蓋板受到的徑向不平衡力有關(guān)。
　　(4)對(duì)多級(jí)離心泵的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型分別在“干態(tài)”、“濕態(tài)”及考慮流固耦合預(yù)應(yīng)力時(shí)進(jìn)行模態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)考慮口環(huán)流體密封力后轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速有明顯提高，考慮流固耦合預(yù)應(yīng)力后轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的各階振動(dòng)幅度均明顯減小。
　　(5)根據(jù)耦合