雙向泵葉片應(yīng)力與模態(tài)分析.pdf

1、在我國，長江中下游地區(qū)沿江低洼地帶的泵站大都具有揚(yáng)程低流量大等特點(diǎn)，因此軸流泵應(yīng)用十分廣泛。其中大多數(shù)泵站需要雙向抽水功能，使用雙向?qū)ΨQ翼型葉片的軸流泵，直接反轉(zhuǎn)機(jī)組就可以實(shí)現(xiàn)反向抽水，并且能夠兼顧正反向性能，因此成為低揚(yáng)程雙向泵站設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選泵型。但是近年來，在泵站運(yùn)行過程中偶爾會發(fā)生水泵葉片出現(xiàn)裂紋甚至斷裂的事故，給國民經(jīng)濟(jì)帶來了不必要的損失。特別對于大型泵站來講，事故造成的后果更為嚴(yán)重。
　　水泵葉片的斷裂主要原因是水泵葉

2、片剛強(qiáng)度不夠，在運(yùn)行時(shí)受到水流激振力引發(fā)的疲勞破壞或者共振引發(fā)的共振破壞。因此，采用數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行水泵葉輪的結(jié)構(gòu)和振動特性計(jì)算分析，對于改進(jìn)葉片設(shè)計(jì)參數(shù)、實(shí)現(xiàn)水泵安全運(yùn)行具有十分重要的意義。本文以雙向軸流式水泵葉輪為研究對象，基于RNG k-ε紊流模型，應(yīng)用三維流體計(jì)算軟件CFX對雙向泵內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值分析，模擬得到不同工況下水泵的外特性曲線及葉片表面壓力場。在此基礎(chǔ)上采用單向流固耦合方法利用Ansys Workbench平臺中Sta

3、ticStructural模塊對葉輪在不同工況水壓力作用下的應(yīng)力分布情況和總變形量進(jìn)行計(jì)算分析。另外，利用Ansys Workbench平臺中Modal模塊計(jì)算得到了雙向泵葉輪在空氣中的固有模態(tài)以及在受到水壓力及離心力作用下的預(yù)應(yīng)力模態(tài)。
　　計(jì)算結(jié)果表明:葉輪最大等效應(yīng)力出現(xiàn)在雙向泵葉片壓力面和支撐葉片的圓柄的進(jìn)水側(cè)，葉片變形總位移隨著流量的減小而不斷增大，最大位移出現(xiàn)在葉片進(jìn)口側(cè)的輪緣附近。離心力和水壓力共同作用時(shí)會降低葉輪的