基于雙向流固耦合的低比轉速離心泵非定常流動及振動特性分析.pdf

1、低比轉速離心泵具有輸送介質流量小、揚程高等特點，廣泛應用于石油化工、制藥和電力等工業(yè)領域中。但泵運行過程中會出現(xiàn)振動，這將引起泵的損壞，降低性能，減少使用壽命，同時還將產生噪聲。因此提高離心泵的平穩(wěn)運行至關重要。泵內非定常流動產生的水力激勵力是導致離心泵不穩(wěn)定運行的主要原因之一，泵內部流體非定常流動造成的振動將嚴重影響離心泵的安全穩(wěn)定運行。本文運用CFD軟件和FEM軟件進行耦合計算，研究了低比轉速離心泵內非定常流動與轉子系統(tǒng)振動之間的關

2、系，主要研究內容如下:
　　(1)運用Pro/E軟件建立低比轉速離心泵全流場三維模型，包括前后蓋板間隙與口環(huán)間隙，并使用ANSYS ICEM生成網格。基于SST(Shear Stress Transport)k-ω湍流模型對離心泵內部流場進行非定常計算，分析了離心泵內壓力、速度和軸向渦流的分布情況。
　　(2)通過雙向流固耦合計算和非耦合計算獲得蝸殼上的壓力脈動，與實驗結果進行比較，發(fā)現(xiàn)兩種模擬的結果與實驗結果都很接近，變化

3、規(guī)律一致，在一個周期內出現(xiàn)8個波峰，波峰數(shù)與葉輪葉片數(shù)相同。
　　(3)為了了解非定常流動下徑向力的變化規(guī)律，對葉輪上的徑向力和單個葉片上的徑向力進行分析。結果發(fā)現(xiàn):葉輪上的徑向力周期變化，隨著流量增加葉輪上的徑向力逐漸增大;單葉片上的徑向力在葉片經過隔舌時會發(fā)生突變，流量越小變化越明顯。
　　(4)對轉子系統(tǒng)進行模態(tài)分析，得到前十階模態(tài)的固有頻率和模態(tài)振型圖;并分析了葉輪在不同流量下的葉輪振動位移，隨著流量增加葉輪的振動位