蝸殼對離心泵內(nèi)部流場脈動特性影響的研究.pdf

1、離心泵作為一種通用機械，在國民經(jīng)濟中起著極其重要的作用。離心泵運行中由于流體分離、汽蝕及水力振動等現(xiàn)象，使其內(nèi)部流場呈現(xiàn)三維非穩(wěn)態(tài)湍流，還會伴隨強烈的振動和噪聲，這將會嚴重影響系統(tǒng)及設備的運行安全和使用壽命。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，“環(huán)保、節(jié)能及降耗”等重要國策的提倡，泵類產(chǎn)品的振動、噪聲指標成為亟需深入研究的難題。改變隔舌型式及隔舌與葉輪間間隙的方法，已經(jīng)成為離心泵脈動特性研究的熱點問題。
　　本文通過分析離心泵誘導振動噪聲的機理，

2、受到離心風機降噪技術的啟發(fā)，基于仿生學原理，以長耳鸮體表降噪特征為生物原型，并結合離心泵的水力設計方法，建立離心泵雙隔舌蝸殼、仿生蝸殼模型。通過理論分析、數(shù)值模擬及試驗驗證的方法，研究雙隔舌蝸殼及仿生蝸殼的降噪性能，并在理論上解析了其減振降噪機理。本文的主要工作和創(chuàng)造性成果有：
　　1.建立雙隔舌蝸殼結構模型，其中根據(jù)離心泵傳統(tǒng)水力設計方法確定上下隔舌的結構尺寸以及定位，在確保雙隔舌蝸殼結構不影響其外特性性能或影響極其微弱時，采用

3、滑移網(wǎng)格技術，對不同工況下單、雙隔舌離心泵壓水室各截面上壓力脈動特性，徑向力脈動特性及其內(nèi)部流場特性進行對比研究，結果表明：采用雙隔舌時，各工況下蝸殼壓水室壓力脈動降幅明顯，蝸殼及葉輪徑向力脈動幅值下降顯著，內(nèi)部流場流動狀態(tài)較好，隔舌處速度梯度變化均勻，更利于流體流動。
　　2.建立具有長耳鸮羽翼特征的宏觀仿生蝸殼模型，該仿生蝸殼結構尺寸及定位綜合了離心風機仿生降噪技術、傳統(tǒng)離心泵水力設計方法及脈動特性的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，在確保仿生

4、蝸殼結構不影響其外特性性能或影響極其微弱時，分析了不同工況下不同蝸殼結構隔舌頭部的脈動特性，研究了不同時刻下不同蝸殼離心泵流場靜壓場及速度場的差異，對比了不同蝸殼離心泵壓水室內(nèi)壓力脈動特性，結果表明：采用仿生蝸殼時，隔舌區(qū)域壓力脈動幅值位于D5處，最大降幅達56.1％，隔舌頭部D1處壓力脈動降幅十分明顯，內(nèi)流場更優(yōu)于標準蝸殼，尤其體現(xiàn)在擴散段。
　　3.通過定常數(shù)值模擬計算對比模型泵與雙隔舌泵及仿生蝸殼泵揚程、效率隨流量的變化曲線