基于流固耦合的低比轉(zhuǎn)速離心泵流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)研究.pdf

1、低比轉(zhuǎn)速離心泵具有高揚(yáng)程小流量的特點(diǎn)，在航空、化工等領(lǐng)域起著重要的作用。由于揚(yáng)程高，離心泵運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞整個(gè)泵系統(tǒng)。而離心泵內(nèi)部的非定常流體激振力是引起泵振動(dòng)的重要原因之一，因此研究離心泵內(nèi)流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)很有必要。本文基于N-S方程和SST k-ω湍流模型對(duì)模型泵進(jìn)行了定常與非定常數(shù)值模擬，重點(diǎn)研究了離心泵內(nèi)非定常流體激振力，采用單向流固耦合的方法對(duì)離心泵的葉輪和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)靜力學(xué)和模態(tài)分析，同時(shí)對(duì)模型泵進(jìn)

2、行了外特性與振動(dòng)的試驗(yàn)研究。論文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)采用三維建模軟件Pro/E建立了離心泵內(nèi)全流場(chǎng)的三維模型，導(dǎo)入ICEM-CFD進(jìn)行邊界和實(shí)體定義，進(jìn)行了非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分。
　　(2)基于N-S方程和SST k-ω湍流模型對(duì)模型泵進(jìn)行了定常和非定常數(shù)值模擬，針對(duì)離心泵內(nèi)非定常流動(dòng)進(jìn)行分析，對(duì)模型泵蝸舌處的壓力脈動(dòng)以及作用在蝸殼和葉輪上的徑向力進(jìn)行了分析。蝸舌附近的壓力脈動(dòng)與葉片與蝸舌的相對(duì)位置有著密切的聯(lián)系，葉片剛

3、好掃掠蝸舌時(shí)，蝸舌附近靜壓值達(dá)到最大；作用在蝸殼和葉輪上的徑向力與流量有著明顯的關(guān)系，蝸殼徑向力受動(dòng)靜干涉作用影響明顯。
　　(3)基于單向流固耦合對(duì)離心泵的轉(zhuǎn)子部件進(jìn)行靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析，在不考慮阻尼和慣性作用前提下，計(jì)算介質(zhì)的流體力作用于葉輪結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和位移，對(duì)離心泵葉輪進(jìn)行強(qiáng)度分析；并在考慮流體作用力下對(duì)離心泵轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，分析其振動(dòng)特性。
　　(4)通過(guò)對(duì)模型泵的外特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，獲得模型泵H-Q、