基于雙向流固耦合的低比轉(zhuǎn)速離心泵非定常流動(dòng)及振動(dòng)特性分析.pdf

1、低比轉(zhuǎn)速離心泵具有輸送介質(zhì)流量小、揚(yáng)程高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油化工、制藥和電力等工業(yè)領(lǐng)域中。但泵運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)，這將引起泵的損壞，降低性能，減少使用壽命，同時(shí)還將產(chǎn)生噪聲。因此提高離心泵的平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。泵內(nèi)非定常流動(dòng)產(chǎn)生的水力激勵(lì)力是導(dǎo)致離心泵不穩(wěn)定運(yùn)行的主要原因之一，泵內(nèi)部流體非定常流動(dòng)造成的振動(dòng)將嚴(yán)重影響離心泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文運(yùn)用CFD軟件和FEM軟件進(jìn)行耦合計(jì)算，研究了低比轉(zhuǎn)速離心泵內(nèi)非定常流動(dòng)與轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)之間的關(guān)

2、系，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)運(yùn)用Pro/E軟件建立低比轉(zhuǎn)速離心泵全流場(chǎng)三維模型，包括前后蓋板間隙與口環(huán)間隙，并使用ANSYS ICEM生成網(wǎng)格?；赟ST(Shear Stress Transport)k-ω湍流模型對(duì)離心泵內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行非定常計(jì)算，分析了離心泵內(nèi)壓力、速度和軸向渦流的分布情況。
　　(2)通過(guò)雙向流固耦合計(jì)算和非耦合計(jì)算獲得蝸殼上的壓力脈動(dòng)，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)兩種模擬的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果都很接近，變化

3、規(guī)律一致，在一個(gè)周期內(nèi)出現(xiàn)8個(gè)波峰，波峰數(shù)與葉輪葉片數(shù)相同。
　　(3)為了了解非定常流動(dòng)下徑向力的變化規(guī)律，對(duì)葉輪上的徑向力和單個(gè)葉片上的徑向力進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn):葉輪上的徑向力周期變化，隨著流量增加葉輪上的徑向力逐漸增大;單葉片上的徑向力在葉片經(jīng)過(guò)隔舌時(shí)會(huì)發(fā)生突變，流量越小變化越明顯。
　　(4)對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行模態(tài)分析，得到前十階模態(tài)的固有頻率和模態(tài)振型圖;并分析了葉輪在不同流量下的葉輪振動(dòng)位移，隨著流量增加葉輪的振動(dòng)位