基于流固耦合的蝸殼式混流泵壓力脈動(dòng)及結(jié)構(gòu)特性分析.pdf

1、混流泵是一種目前在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣的流體機(jī)械。泵內(nèi)的流動(dòng)復(fù)雜，其內(nèi)部的流動(dòng)狀況直接影響到泵性能的優(yōu)劣，由流體不穩(wěn)定流動(dòng)誘發(fā)的壓力脈動(dòng)所導(dǎo)致的振動(dòng)問(wèn)題一直伴隨著混流泵的運(yùn)行，是影響其穩(wěn)定運(yùn)行及造成葉片疲勞破壞的重要因素。因此對(duì)其內(nèi)部壓力脈動(dòng)規(guī)律的研究，對(duì)于泵設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)具有重要意義。同時(shí)，在泵運(yùn)行過(guò)程中，內(nèi)部流場(chǎng)與葉輪結(jié)構(gòu)通過(guò)壓力脈動(dòng)規(guī)律相互作用，即流固耦合現(xiàn)象，這種相互作用也應(yīng)該考慮。而且泵的設(shè)計(jì)不僅要滿(mǎn)足水力特性的要求，也要考慮其結(jié)

2、構(gòu)特性，對(duì)其強(qiáng)度及振動(dòng)特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，本文將基于流固耦合方法對(duì)混流泵內(nèi)流體誘發(fā)的壓力脈動(dòng)特性進(jìn)行研究，分析其作用規(guī)律，并進(jìn)一步對(duì)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度變形分析和振動(dòng)特性分析。
　　本文通過(guò)數(shù)值模擬手段，以一蝸殼式混流泵為研究對(duì)象，采用雙向流固耦合的方式對(duì)泵內(nèi)瞬態(tài)流動(dòng)進(jìn)行模擬，獲得其流動(dòng)特性，并主要對(duì)混流泵內(nèi)的壓力脈動(dòng)特性進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)泵內(nèi)不同部位的壓力脈動(dòng)及壓力脈動(dòng)頻譜分布的分析，可以發(fā)現(xiàn)泵內(nèi)壓力脈動(dòng)呈現(xiàn)一種周期性變化，且這種變化

3、與動(dòng)靜葉片數(shù)有關(guān)。泵內(nèi)壓力脈動(dòng)的主頻為轉(zhuǎn)頻及葉頻，最大壓力脈動(dòng)強(qiáng)度發(fā)生的位置在動(dòng)靜葉之間的間隙處，也證明了動(dòng)靜干涉效應(yīng)是壓力脈動(dòng)產(chǎn)生的主要原因。并將獲得的葉輪部分的流場(chǎng)壓力信息作為后續(xù)結(jié)構(gòu)分析的水動(dòng)力載荷數(shù)據(jù)。
　　同時(shí)，基于有限元計(jì)算方法，對(duì)混流泵轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析及動(dòng)力特性分析。研究不同載荷下葉輪的應(yīng)力及變形分布規(guī)律，得出水壓力是對(duì)葉輪結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的主要因素，并計(jì)算出最大應(yīng)力值和最大變形量及其出現(xiàn)的位置。并對(duì)流固耦合條件下