給定轉子動力學參數(shù)的離心泵內部流體力研究.pdf

1、本課題屬于江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程資助項目“動力工程及工程熱物理”（蘇財教[2011]8號）課題研究內容之一。
　　 離心泵在高轉速、大功率下運行時，轉子動力學不穩(wěn)定性問題比較突出。它不僅會影響到離心泵的性能，還會對泵裝置本身強度提出更高的要求。因此，研究離心泵在高轉速、大功率下運行時的轉子動力學問題非常有必要。本文通過數(shù)值模擬和試驗，研究了渦動情況下偏心距和渦動頻率比對離心泵內外特性的影響。在給定一系列轉子動力學參數(shù)條件下，采

2、用RNGk-ε湍流模型對包含前后泵腔在內的全流場進行數(shù)值模擬;分析了偏心距對離心泵外特性的影響，以及流量和渦動頻率比對離心泵內部流場的影響;研究了離心泵內部流體力的分布情況以及流量、偏心距和渦動頻率比對離心泵內部流體力的影響。本文主要研究工作與成果如下:
　　 1.建立了離心泵幾何計算模型，從渦量和靜壓的角度，研究了流量和渦動頻率比對離心泵內部流場的影響。計算分析結果表明，流量和渦動頻率比是影響離心泵內部流場的重要因素。

3、　　 2.研究了渦動情況下，流量、偏心距和渦動頻率比對離心泵內部流體力的影響。計算分析結果表明，流量、偏心距和渦動頻率比均對離心泵內部流體力存在較大影響。其中，離心泵內部流體力的法向分力Fn、切向分力Ft均與渦動頻率比ω/Ω近似成二次函數(shù)關系，而且這種二次函數(shù)關系與偏心距相關。
　　 3.分析了2個監(jiān)測點處渦動頻率比和流量對離心泵內部壓力脈動的影響。計算分析結果表明，渦動頻率比是影響離心泵內部壓力脈動的重要因素。正向渦動（ω/

4、Ω＞0）時，葉輪內旋渦較少，水力損失較小，對渦動效果有明顯的抑制作用;負向渦動（ω/Ω＜0）時，葉輪內旋渦較多，水力損失較大，對渦動效果有明顯的促進作用;在設計工況點及附近區(qū)域運行時，離心泵內部振動比較弱;在偏離設計工況點及其附近區(qū)域運行時，離心泵內部振動比較劇烈。對于離心泵來說，在設計工況點及其附近區(qū)域正向渦動時，泵可以較平穩(wěn)的運行。
　　 4.研究了渦動情況下，離心泵內部流體力的分布和5個監(jiān)測點處流量和渦動頻率比對離心泵內部

5、壓力脈動的影響。計算分析結果表明，葉輪內部流體貢獻的法向分力Fn和切向分力Ft百分比最高(68.92％～92.09％)，這說明渦動情況下離心泵內部流體力主要來源于葉輪內部流體;從流體角度來看，葉輪內部流體周向壓力分布不均是引起轉子偏心渦動的重要原因之一。
　　 5.進行了渦動情況下的離心泵外特性試驗及偏心距的預測。將試驗值與給定的一系列偏心距條件下的計算值進行對比，并且分析偏心距對離心泵揚程和效率的影響，通過加權平均標準差對揚程