單葉片潛水排污泵徑向力特性的研究.pdf

1、單葉片潛水排污泵通過(guò)顆粒直徑大、抗堵塞和抗纏繞能力強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用于市政工程、污水處理廠、排污泵站等場(chǎng)合，但葉輪葉片的非軸對(duì)稱(chēng)布置，導(dǎo)致徑向力過(guò)大、軸承受力不均勻，維護(hù)周期短、成本高，極大的限制了行業(yè)的發(fā)展。因此，本文針對(duì)單葉片潛水排污泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)徑向力過(guò)大問(wèn)題進(jìn)行深入研究，具體研究?jī)?nèi)容和取得的成果如下:
　　1.確定設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)單葉片葉輪和配套蝸殼進(jìn)行水力設(shè)計(jì)，基于正交試驗(yàn)的方法選擇3組變量，共設(shè)計(jì)了9組試驗(yàn)方案，優(yōu)化后的葉輪數(shù)值預(yù)

2、測(cè)水力效率達(dá)到59.8％。
　　2.針對(duì)單葉片潛水排污泵的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)質(zhì)量不平衡，采用參數(shù)化建模和虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合的手段進(jìn)行質(zhì)量配平，經(jīng)過(guò)對(duì)原始葉輪和配平后的葉輪進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，二者結(jié)果基本一致，表明該方法具有精度高、周期短、成本低等特點(diǎn)。
　　3.基于全六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對(duì)單葉片潛水排污泵進(jìn)行全流場(chǎng)定常計(jì)算，獲得了單葉片潛水排污泵的外特性預(yù)測(cè)曲線及內(nèi)流特征，成功捕獲了單葉片葉輪內(nèi)的二次流動(dòng)及旋渦等現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)在小流量工況下

3、內(nèi)部流動(dòng)紊亂，而大流量工況時(shí)內(nèi)部流場(chǎng)物理結(jié)構(gòu)得到明顯改善。
　　4.根據(jù)水力設(shè)計(jì)結(jié)果，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)臺(tái)改造，獲得了樣機(jī)的流量-揚(yáng)程實(shí)測(cè)曲線，與數(shù)值計(jì)算對(duì)比分析，驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算的精度。
　　5.基于上述模擬方法，對(duì)全流場(chǎng)進(jìn)行非定常計(jì)算，分析了水泵內(nèi)不同點(diǎn)的壓力脈動(dòng)規(guī)律。通過(guò)時(shí)域圖分析發(fā)現(xiàn)，壓力脈動(dòng)呈明顯的周期性，一個(gè)周期內(nèi)出現(xiàn)波峰和波谷各一次，與葉輪葉片數(shù)正好對(duì)應(yīng);基于傅里葉變化，獲得頻域特征，發(fā)現(xiàn)在葉頻下各點(diǎn)的脈動(dòng)

4、幅值最大。
　　6.根據(jù)非定常數(shù)值計(jì)算的結(jié)果，對(duì)葉輪徑向力進(jìn)行追蹤，發(fā)現(xiàn)葉輪水力徑向力矢量圖呈橢圓形，說(shuō)明徑向力在一個(gè)周期內(nèi)不斷變化。在0.8Q～1.2Q工況范圍內(nèi)，葉輪水力徑向力隨著流量的增加而增大。根據(jù)葉輪水力徑向力矢量圖分析，選取數(shù)值最大、最小和突變處三個(gè)特征點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)同一個(gè)工況下其方向與葉輪相對(duì)位置基本不變。
　　7.對(duì)設(shè)計(jì)工況下，葉輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期內(nèi)的水力徑向力進(jìn)行數(shù)值平均。在水力徑向力的反方向?qū)θ~輪進(jìn)行配重，配重后的