蝸殼對(duì)離心泵內(nèi)部流場(chǎng)脈動(dòng)特性影響的研究.pdf

1、離心泵作為一種通用機(jī)械，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著極其重要的作用。離心泵運(yùn)行中由于流體分離、汽蝕及水力振動(dòng)等現(xiàn)象，使其內(nèi)部流場(chǎng)呈現(xiàn)三維非穩(wěn)態(tài)湍流，還會(huì)伴隨強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲，這將會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)及設(shè)備的運(yùn)行安全和使用壽命。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，“環(huán)保、節(jié)能及降耗”等重要國(guó)策的提倡，泵類產(chǎn)品的振動(dòng)、噪聲指標(biāo)成為亟需深入研究的難題。改變隔舌型式及隔舌與葉輪間間隙的方法，已經(jīng)成為離心泵脈動(dòng)特性研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。
　　本文通過(guò)分析離心泵誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲的機(jī)理，

2、受到離心風(fēng)機(jī)降噪技術(shù)的啟發(fā)，基于仿生學(xué)原理，以長(zhǎng)耳鸮體表降噪特征為生物原型，并結(jié)合離心泵的水力設(shè)計(jì)方法，建立離心泵雙隔舌蝸殼、仿生蝸殼模型。通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬及試驗(yàn)驗(yàn)證的方法，研究雙隔舌蝸殼及仿生蝸殼的降噪性能，并在理論上解析了其減振降噪機(jī)理。本文的主要工作和創(chuàng)造性成果有：
　　1.建立雙隔舌蝸殼結(jié)構(gòu)模型，其中根據(jù)離心泵傳統(tǒng)水力設(shè)計(jì)方法確定上下隔舌的結(jié)構(gòu)尺寸以及定位，在確保雙隔舌蝸殼結(jié)構(gòu)不影響其外特性性能或影響極其微弱時(shí)，采用

3、滑移網(wǎng)格技術(shù)，對(duì)不同工況下單、雙隔舌離心泵壓水室各截面上壓力脈動(dòng)特性，徑向力脈動(dòng)特性及其內(nèi)部流場(chǎng)特性進(jìn)行對(duì)比研究，結(jié)果表明：采用雙隔舌時(shí)，各工況下蝸殼壓水室壓力脈動(dòng)降幅明顯，蝸殼及葉輪徑向力脈動(dòng)幅值下降顯著，內(nèi)部流場(chǎng)流動(dòng)狀態(tài)較好，隔舌處速度梯度變化均勻，更利于流體流動(dòng)。
　　2.建立具有長(zhǎng)耳鸮羽翼特征的宏觀仿生蝸殼模型，該仿生蝸殼結(jié)構(gòu)尺寸及定位綜合了離心風(fēng)機(jī)仿生降噪技術(shù)、傳統(tǒng)離心泵水力設(shè)計(jì)方法及脈動(dòng)特性的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，在確保仿生

4、蝸殼結(jié)構(gòu)不影響其外特性性能或影響極其微弱時(shí)，分析了不同工況下不同蝸殼結(jié)構(gòu)隔舌頭部的脈動(dòng)特性，研究了不同時(shí)刻下不同蝸殼離心泵流場(chǎng)靜壓場(chǎng)及速度場(chǎng)的差異，對(duì)比了不同蝸殼離心泵壓水室內(nèi)壓力脈動(dòng)特性，結(jié)果表明：采用仿生蝸殼時(shí)，隔舌區(qū)域壓力脈動(dòng)幅值位于D5處，最大降幅達(dá)56.1％，隔舌頭部D1處壓力脈動(dòng)降幅十分明顯，內(nèi)流場(chǎng)更優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)蝸殼，尤其體現(xiàn)在擴(kuò)散段。
　　3.通過(guò)定常數(shù)值模擬計(jì)算對(duì)比模型泵與雙隔舌泵及仿生蝸殼泵揚(yáng)程、效率隨流量的變化曲線