基于流固耦合的多級離心泵非定常流動特性及誘導(dǎo)振動分析.pdf

1、多級離心泵由多個葉輪串聯(lián)組成，具有運行安全平穩(wěn)、噪音低、壽命久、安裝維修方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在石油化工、電力和城市供水等多個領(lǐng)域。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，離心泵朝著高速化、大功率以及大功率密度比發(fā)展，因此不可避免地出現(xiàn)轉(zhuǎn)子跨越臨界轉(zhuǎn)速運行時共振及額定轉(zhuǎn)速運行過程中流體非定常激勵造成的振動問題，這些都嚴重影響多級離心泵的安全穩(wěn)定運行。因此，對多級離心泵開展基于流固耦合的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模態(tài)和振動分析具有重要的工程應(yīng)用價值。
　　本文利用PR

2、O/E軟件對雙蝸殼結(jié)構(gòu)的四級離心泵全流道進行三維建模，以離心泵內(nèi)部定常流場數(shù)值計算結(jié)果為初始條件，開展了多級泵基于流場和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)場單向流固耦合的非定常計算。主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)為分析多級離心泵內(nèi)部非定常流動特性，采用Realizable k-湍流模型對不同流量工況下的多級離心泵進行了非定常數(shù)值計算，揭示了各級葉輪及蝸殼內(nèi)的靜壓和速度分布隨時間變化的規(guī)律，并通過外特性試驗驗證了數(shù)值模擬的準確性。
　　(2)為分析雙蝸

3、殼結(jié)構(gòu)的特點及其動靜干涉作用，對多級離心泵各級蝸殼監(jiān)測點的壓力脈動進行了分析，結(jié)果表明：隔舌干涉會影響壓力脈動的峰谷形成規(guī)律；不同監(jiān)測點處壓力脈動的時間序列與各級葉輪葉片數(shù)和隔舌-葉輪之間的動靜干涉有關(guān)；隔舌附近的壓力脈動受到動靜干涉的影響更大。
　　(3)為分析雙蝸殼結(jié)構(gòu)下葉輪的徑向力規(guī)律和隔舌干涉對徑向力的影響，對各級葉輪的單個葉片及葉輪整體的徑向力進行了分析，結(jié)果表明：當葉片尾緣掃過隔舌時，各級葉輪及其單個葉片的徑向力都會產(chǎn)

4、生突變波動；隨著流量的增加，各級葉輪及單個葉片徑向力的波動逐漸減小，且一個旋轉(zhuǎn)周期，葉輪徑向力的不平衡不僅與葉輪葉片的徑向受力有關(guān)，也與葉輪出口周向靜壓分布不均勻?qū)е氯~輪前后蓋板受到的徑向不平衡力有關(guān)。
　　(4)對多級離心泵的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型分別在“干態(tài)”、“濕態(tài)”及考慮流固耦合預(yù)應(yīng)力時進行模態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)考慮口環(huán)流體密封力后轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速有明顯提高，考慮流固耦合預(yù)應(yīng)力后轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的各階振動幅度均明顯減小。
　　(5)根據(jù)耦合