雙吸離心泵的流致振動特性分析.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進步，在很多生活、生產(chǎn)領(lǐng)域，簡單的單級離心泵已不能滿足日常的生活及生產(chǎn)需要，因此大型雙吸離心泵應(yīng)運而生。其具有流量大、揚程高的特點，被廣泛的應(yīng)用于農(nóng)田灌溉、城市用水、工廠、礦山等各種水利工程領(lǐng)域。雙吸離心泵具有兩個葉輪對稱布置的特點，可以很好的平衡軸向力。但是由于雙吸離心泵螺旋形蝸殼的非對稱布置及蝸殼隔舌的影響，使的離心泵在運轉(zhuǎn)過程中呈現(xiàn)復(fù)雜的非定常特性，在偏離設(shè)計工況下，葉輪出口與蝸殼進口流場惡化，引起壓力脈

2、動和葉輪徑向力。泵內(nèi)壓力脈動尤其是蝸殼隔舌處的壓力脈動是影響離心泵穩(wěn)定運行的重要因素。周期性繞軸變化的徑向力會引起泵軸的振動，誘發(fā)泵軸和密封環(huán)損壞。壓力脈動和徑向力都是引起離心泵振動的重要因素。
　　本文通過對一型號DFES21-300雙吸離心泵進行數(shù)值模擬，研究其不同工況下雙吸離心泵徑向力及壓力脈動特性，并通過流固耦合的方法研究離心泵葉輪與泵軸的振動特性。
　　本文的主要研究工作及成果如下：
　　1.介紹了雙吸離心泵

3、流致振動的研究現(xiàn)狀，并針對現(xiàn)如今存在的問題進行簡要的分析，結(jié)合研究目的制定明確的研究路線及方法。
　　2.應(yīng)用UG三維建模軟件對雙吸離心泵實體及流道進行三維建模，采用ICEM網(wǎng)格劃分工具對計算模型進行網(wǎng)格劃分，并進行網(wǎng)格無關(guān)性驗證。在吸入段、蝸殼周向、蝸殼徑向和葉輪流道設(shè)定監(jiān)測點，運用cfx流體仿真軟件對雙吸泵不同工況進行全流道三維數(shù)值模擬，分析其內(nèi)部流場特性。
　　3.分別對不同流量工況進行定常和非定常計算。通過定常計算結(jié)

4、果對其內(nèi)部流動特性進行研究。依據(jù)非定常計算結(jié)果，對各個監(jiān)測點的壓力脈動特性及葉輪所受徑向力進行分析，得出蝸殼上各監(jiān)測點的壓力脈動以葉頻為主，葉輪流道內(nèi)的監(jiān)測點脈動以軸頻為主，在吸入段出口附近測點的脈動以軸頻為主，其它測點脈動特性較復(fù)雜。葉輪徑向力在設(shè)計流量工況下最小，且偏離設(shè)計工況越遠，葉輪徑向力越大。
　　4.研究雙吸離心泵的空化特性，分析空泡的分布及葉輪流道的內(nèi)部流動特性，對比不同空化余量工況下的葉輪徑向力，得出空化現(xiàn)象的發(fā)生

5、增加了葉輪徑向力，且隨著空化現(xiàn)象的加劇，葉輪所受的徑向力逐漸增大。
　　5.研究固液兩相流不同介質(zhì)參數(shù)條件下的雙吸泵內(nèi)部流場特性，分析固相的分布及葉輪的磨蝕特性，對比不同工況下的葉輪徑向力，在體積濃度不變的條件下，粒徑增大徑向力降低，粒徑不變的條件下，體積濃度增大葉輪徑向力增大，并得出固相體積濃度的變化對徑向力的影響比粒徑大。
　　6.應(yīng)用ANSYS Workbench軟件，采用順序耦合的方法，對雙吸離心泵轉(zhuǎn)子分別進行模態(tài)分