基于流固耦合的低比轉(zhuǎn)速離心泵流動誘導(dǎo)振動研究.pdf

1、低比轉(zhuǎn)速離心泵具有高揚程小流量的特點，在航空、化工等領(lǐng)域起著重要的作用。由于揚程高，離心泵運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)振動問題，嚴(yán)重時會損壞整個泵系統(tǒng)。而離心泵內(nèi)部的非定常流體激振力是引起泵振動的重要原因之一，因此研究離心泵內(nèi)流動誘導(dǎo)振動很有必要。本文基于N-S方程和SST k-ω湍流模型對模型泵進行了定常與非定常數(shù)值模擬，重點研究了離心泵內(nèi)非定常流體激振力，采用單向流固耦合的方法對離心泵的葉輪和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)靜力學(xué)和模態(tài)分析，同時對模型泵進

2、行了外特性與振動的試驗研究。論文主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)采用三維建模軟件Pro/E建立了離心泵內(nèi)全流場的三維模型，導(dǎo)入ICEM-CFD進行邊界和實體定義，進行了非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分。
　　(2)基于N-S方程和SST k-ω湍流模型對模型泵進行了定常和非定常數(shù)值模擬，針對離心泵內(nèi)非定常流動進行分析，對模型泵蝸舌處的壓力脈動以及作用在蝸殼和葉輪上的徑向力進行了分析。蝸舌附近的壓力脈動與葉片與蝸舌的相對位置有著密切的聯(lián)系，葉片剛

3、好掃掠蝸舌時，蝸舌附近靜壓值達(dá)到最大；作用在蝸殼和葉輪上的徑向力與流量有著明顯的關(guān)系，蝸殼徑向力受動靜干涉作用影響明顯。
　　(3)基于單向流固耦合對離心泵的轉(zhuǎn)子部件進行靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析，在不考慮阻尼和慣性作用前提下，計算介質(zhì)的流體力作用于葉輪結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和位移，對離心泵葉輪進行強度分析；并在考慮流體作用力下對離心泵轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進行模態(tài)分析，分析其振動特性。
　　(4)通過對模型泵的外特性進行試驗研究，獲得模型泵H-Q、