貨油泵反轉(zhuǎn)扭矩及其內(nèi)部流場的研究.pdf

1、為了保證船用貨油泵的安全運(yùn)行，需要防止泵系統(tǒng)突然發(fā)生故障或者液體抽完時返回導(dǎo)致水泵反轉(zhuǎn)，這是因為驅(qū)動貨油泵的液壓馬達(dá)是不允許反轉(zhuǎn)的，這就需要研究泵反轉(zhuǎn)時反轉(zhuǎn)扭矩的大小以確定泵的逆止器的型號。目前關(guān)于這方面的研究幾乎沒有相關(guān)報道，所以研究其反轉(zhuǎn)扭矩的大小有著重要的理論意義和良好的應(yīng)用前景。
　　 本文利用FLUENT6.1軟件，采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε方程紊流模型和SIMPLEC算法，以型號為YQB-80-70貨油泵為研究對象，對該泵不同工

2、況下的內(nèi)部流場做了數(shù)值模擬。針對貨油泵在斷電瞬間液體倒流時會產(chǎn)生很大的力矩的實際情況，將不同流量下的反轉(zhuǎn)工況進(jìn)行了內(nèi)部流場模擬，求解出了貨油泵扭矩的最大值。最后對貨油泵不同工況點的徑向力做了計算。主要結(jié)論如下：
　　 ⑴分析數(shù)值模擬的內(nèi)部流場可得：在各個工況下，其壓力和速度的分布規(guī)律和趨勢基本一致。在設(shè)計工況下，葉輪流道位于隔舌處的靜壓和總壓相對較高，小流量下尤為明顯；蝸殼流道靠近葉輪出口處的速度與蝸殼內(nèi)其他區(qū)域相比明顯較高，說

3、明在葉輪旋轉(zhuǎn)過程中，各流道的水流流動隨著在蝸殼中相對位置的不同而發(fā)生變化。
　　 ⑵為了方便計算設(shè)定泵的出水高度為10m，則水泵開始反轉(zhuǎn)的瞬間承受40m高水柱的重力與管道內(nèi)壓力之和。本文選擇不同流量的工況點，以流量速度關(guān)系公式v=Q/πR2計算出一組不同工況點的進(jìn)口速度，進(jìn)行反轉(zhuǎn)模擬并計算得到貨油泵在各個工況點的M值。并將模擬得到的各工況點的正轉(zhuǎn)扭矩、反轉(zhuǎn)扭矩與設(shè)計時的扭矩值進(jìn)行比較，得到正反轉(zhuǎn)時相應(yīng)流量點的扭矩值近似，其變化趨

4、勢基本一致；在工況點1.8Q時，反轉(zhuǎn)扭矩值M=61.304Nm是最大扭矩值，針對本研究對象建議取1.8Q的反轉(zhuǎn)扭矩來選擇逆止器的型號最為合適；找到了正反轉(zhuǎn)最大扭矩之間的關(guān)系Mmax反轉(zhuǎn)/Mmax正轉(zhuǎn)≈1.1，此結(jié)論證實是合理適用的，所以對于水泵來說可以取1.1倍的正轉(zhuǎn)最大扭矩來確定逆止器的型號。
　　 ⑶通過分析徑向力原理，數(shù)值模擬計算出了五個工況點的徑向力，進(jìn)行比較并繪制了其隨流量變化的曲線，得出在設(shè)計工況下即流量為1.0Q時