基于流固耦合的蝸殼式混流泵壓力脈動及結(jié)構(gòu)特性分析.pdf

1、混流泵是一種目前在各個領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣的流體機械。泵內(nèi)的流動復(fù)雜，其內(nèi)部的流動狀況直接影響到泵性能的優(yōu)劣，由流體不穩(wěn)定流動誘發(fā)的壓力脈動所導(dǎo)致的振動問題一直伴隨著混流泵的運行，是影響其穩(wěn)定運行及造成葉片疲勞破壞的重要因素。因此對其內(nèi)部壓力脈動規(guī)律的研究，對于泵設(shè)計者來說具有重要意義。同時，在泵運行過程中，內(nèi)部流場與葉輪結(jié)構(gòu)通過壓力脈動規(guī)律相互作用，即流固耦合現(xiàn)象，這種相互作用也應(yīng)該考慮。而且泵的設(shè)計不僅要滿足水力特性的要求，也要考慮其結(jié)

2、構(gòu)特性，對其強度及振動特性進行評價。因此，本文將基于流固耦合方法對混流泵內(nèi)流體誘發(fā)的壓力脈動特性進行研究，分析其作用規(guī)律，并進一步對轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進行強度變形分析和振動特性分析。
　　本文通過數(shù)值模擬手段，以一蝸殼式混流泵為研究對象，采用雙向流固耦合的方式對泵內(nèi)瞬態(tài)流動進行模擬，獲得其流動特性，并主要對混流泵內(nèi)的壓力脈動特性進行分析。通過對泵內(nèi)不同部位的壓力脈動及壓力脈動頻譜分布的分析，可以發(fā)現(xiàn)泵內(nèi)壓力脈動呈現(xiàn)一種周期性變化，且這種變化

3、與動靜葉片數(shù)有關(guān)。泵內(nèi)壓力脈動的主頻為轉(zhuǎn)頻及葉頻，最大壓力脈動強度發(fā)生的位置在動靜葉之間的間隙處，也證明了動靜干涉效應(yīng)是壓力脈動產(chǎn)生的主要原因。并將獲得的葉輪部分的流場壓力信息作為后續(xù)結(jié)構(gòu)分析的水動力載荷數(shù)據(jù)。
　　同時，基于有限元計算方法，對混流泵轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進行靜力學(xué)分析及動力特性分析。研究不同載荷下葉輪的應(yīng)力及變形分布規(guī)律，得出水壓力是對葉輪結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的主要因素，并計算出最大應(yīng)力值和最大變形量及其出現(xiàn)的位置。并對流固耦合條件下