基于流固耦合的多級離心泵非定常流動特性及誘導振動分析.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，廣泛應用在石油化工、電力和城市供水等多個領域。隨著工業(yè)技術的不斷發(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)轉子跨越臨界轉速運行時共振及額定轉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子系統(tǒng)模態(tài)和振動分析具有重要的工程應用價值。
　　本文利用PR

2、O/E軟件對雙蝸殼結構的四級離心泵全流道進行三維建模，以離心泵內部定常流場數(shù)值計算結果為初始條件，開展了多級泵基于流場和轉子結構場單向流固耦合的非定常計算。主要研究內容如下：
　　(1)為分析多級離心泵內部非定常流動特性，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、殼結構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；隔舌附近的壓力脈動受到動靜干涉的影響更大。
　　(3)為分析雙蝸殼結構下葉輪的徑向力規(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

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，也與葉輪出口周向靜壓分布不均勻導致葉輪前后蓋板受到的徑向不平衡力有關。
　　(4)對多級離心泵的轉子系統(tǒng)模型分別在“干態(tài)”、“濕態(tài)”及考慮流固耦合預應力時進行模態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)考慮口環(huán)流體密封力后轉子系統(tǒng)的臨界轉速有明顯提高，考慮流固耦合預應力后轉子系統(tǒng)的各階振動幅度均明顯減小。
　　(5)根據(jù)耦合