帶誘導輪高速泵振動特性研究.pdf

1、本文在江蘇省自然基金攀登項目“離心泵內(nèi)部流動誘導振動噪聲機理及主動控制技術(shù)研究”(編號:BK2009006)和江蘇省高校自然科學研究項目“帶分流葉片離心泵非定常流動特性及無過載優(yōu)化模型研究”(編號:09KJB570001)的資助下開展工作。
　　 高速離心泵的振動問題是保證其正常運轉(zhuǎn)必須考慮的因素,而高速泵內(nèi)部非定常流場等水力因素誘發(fā)流體壓力脈動是導致泵振動的一個重要原因。通常高速泵通過加裝誘導輪來提高其吸入性能,但也改變了流場

2、和作用在葉輪上的載荷。因此分析誘導輪對高速泵流場及振動特性的影響是非常必要的。本文通過數(shù)值模擬和試驗驗證的方法,對帶誘導輪的高速離心泵振動特性進行了初步研究。主要研究工作和創(chuàng)新點如下:
　　 (1)為了選取合適的誘導輪模型,首先設計一組不同軸向長度的變螺距誘導輪,并通過數(shù)值模擬方法預測揚程系數(shù),從中選取揚程系數(shù)最高的誘導輪。
　　 (2)應用ANSYS CFX軟件對帶誘導輪和無誘導輪高速泵性能及葉輪上作用力進行數(shù)值模擬,

3、發(fā)現(xiàn)加裝誘導輪后,高速離心泵揚程、效率及葉輪上的作用力在小流量區(qū)域均有所增大,但不會改變高速泵揚程效率的整體變化趨勢。并將無誘導輪模型泵揚程效率預測值與試驗值進行比較,結(jié)果表明本文數(shù)值模擬方法是可靠的。
　　 (3)通過對帶誘導輪和無誘導輪兩個模型泵出口壓力脈動和瞬態(tài)葉輪徑向力進行數(shù)值分析。結(jié)果表明:加裝誘導輪前后,高速泵出口壓力脈動及葉輪上徑向力都具有明顯的周期性,其脈動主頻和次主頻分別為轉(zhuǎn)頻的8倍和4倍。但加裝誘導輪之后,出

4、口壓力脈動主頻幅值降低,而葉輪徑向力脈動主頻幅值則增大。
　　 (4)基于ANSYS Workbench平臺對帶誘導輪高速離心泵模型振動特性進行研究。結(jié)果表明:流體載荷對泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)固有頻率影響很小,其頻率均大于軸頻,且與流場壓力脈動主頻和次主頻不接近,因而不會產(chǎn)生共振。該泵系統(tǒng)最大應力峰值均小于材料許用應力,不會發(fā)生破壞。誘導輪頭部瞬時位移小于設計間隙,其振動主頻為2倍轉(zhuǎn)頻。設計工況下泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)兩個軸承約束面的振動速度分布均衡,