雙吸離心泵的流致振動(dòng)特性分析.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在很多生活、生產(chǎn)領(lǐng)域，簡(jiǎn)單的單級(jí)離心泵已不能滿足日常的生活及生產(chǎn)需要，因此大型雙吸離心泵應(yīng)運(yùn)而生。其具有流量大、揚(yáng)程高的特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于農(nóng)田灌溉、城市用水、工廠、礦山等各種水利工程領(lǐng)域。雙吸離心泵具有兩個(gè)葉輪對(duì)稱布置的特點(diǎn)，可以很好的平衡軸向力。但是由于雙吸離心泵螺旋形蝸殼的非對(duì)稱布置及蝸殼隔舌的影響，使的離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中呈現(xiàn)復(fù)雜的非定常特性，在偏離設(shè)計(jì)工況下，葉輪出口與蝸殼進(jìn)口流場(chǎng)惡化，引起壓力脈

2、動(dòng)和葉輪徑向力。泵內(nèi)壓力脈動(dòng)尤其是蝸殼隔舌處的壓力脈動(dòng)是影響離心泵穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。周期性繞軸變化的徑向力會(huì)引起泵軸的振動(dòng)，誘發(fā)泵軸和密封環(huán)損壞。壓力脈動(dòng)和徑向力都是引起離心泵振動(dòng)的重要因素。
　　本文通過對(duì)一型號(hào)DFES21-300雙吸離心泵進(jìn)行數(shù)值模擬，研究其不同工況下雙吸離心泵徑向力及壓力脈動(dòng)特性，并通過流固耦合的方法研究離心泵葉輪與泵軸的振動(dòng)特性。
　　本文的主要研究工作及成果如下：
　　1.介紹了雙吸離心泵

3、流致振動(dòng)的研究現(xiàn)狀，并針對(duì)現(xiàn)如今存在的問題進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，結(jié)合研究目的制定明確的研究路線及方法。
　　2.應(yīng)用UG三維建模軟件對(duì)雙吸離心泵實(shí)體及流道進(jìn)行三維建模，采用ICEM網(wǎng)格劃分工具對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證。在吸入段、蝸殼周向、蝸殼徑向和葉輪流道設(shè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)，運(yùn)用cfx流體仿真軟件對(duì)雙吸泵不同工況進(jìn)行全流道三維數(shù)值模擬，分析其內(nèi)部流場(chǎng)特性。
　　3.分別對(duì)不同流量工況進(jìn)行定常和非定常計(jì)算。通過定常計(jì)算結(jié)

4、果對(duì)其內(nèi)部流動(dòng)特性進(jìn)行研究。依據(jù)非定常計(jì)算結(jié)果，對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力脈動(dòng)特性及葉輪所受徑向力進(jìn)行分析，得出蝸殼上各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力脈動(dòng)以葉頻為主，葉輪流道內(nèi)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)脈動(dòng)以軸頻為主，在吸入段出口附近測(cè)點(diǎn)的脈動(dòng)以軸頻為主，其它測(cè)點(diǎn)脈動(dòng)特性較復(fù)雜。葉輪徑向力在設(shè)計(jì)流量工況下最小，且偏離設(shè)計(jì)工況越遠(yuǎn)，葉輪徑向力越大。
　　4.研究雙吸離心泵的空化特性，分析空泡的分布及葉輪流道的內(nèi)部流動(dòng)特性，對(duì)比不同空化余量工況下的葉輪徑向力，得出空化現(xiàn)象的發(fā)生

5、增加了葉輪徑向力，且隨著空化現(xiàn)象的加劇，葉輪所受的徑向力逐漸增大。
　　5.研究固液兩相流不同介質(zhì)參數(shù)條件下的雙吸泵內(nèi)部流場(chǎng)特性，分析固相的分布及葉輪的磨蝕特性，對(duì)比不同工況下的葉輪徑向力，在體積濃度不變的條件下，粒徑增大徑向力降低，粒徑不變的條件下，體積濃度增大葉輪徑向力增大，并得出固相體積濃度的變化對(duì)徑向力的影響比粒徑大。
　　6.應(yīng)用ANSYS Workbench軟件，采用順序耦合的方法，對(duì)雙吸離心泵轉(zhuǎn)子分別進(jìn)行模態(tài)分