本文關鍵詞：基于流固耦合的低比轉速離心泵流動誘導振動研究

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【摘要】：低比轉速離心泵具有高揚程小流量的特點,在航空、化工等領域起著重要的作用。由于揚程高,離心泵運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)振動問題,嚴重時會損壞整個泵系統(tǒng)。而離心泵內(nèi)部的非定常流體激振力是引起泵振動的重要原因之一,因此研究離心泵內(nèi)流動誘導振動很有必要。本文基于N-S方程和SST k-ω湍流模型對模型泵進行了定常與非定常數(shù)值模擬,重點研究了離心泵內(nèi)非定常流體激振力,采用單向流固耦合的方法對離心泵的葉輪和轉子結構進行了結構靜力學和模態(tài)分析,同時對模型泵進行了外特性與振動的試驗研究。論文主要研究內(nèi)容如下:(1)采用三維建模軟件Pro/E建立了離心泵內(nèi)全流場的三維模型,導入ICEM-CFD進行邊界和實體定義,進行了非結構網(wǎng)格劃分。(2)基于N-S方程和SST k-ω湍流模型對模型泵進行了定常和非定常數(shù)值模擬,針對離心泵內(nèi)非定常流動進行分析,對模型泵蝸舌處的壓力脈動以及作用在蝸殼和葉輪上的徑向力進行了分析。蝸舌附近的壓力脈動與葉片與蝸舌的相對位置有著密切的聯(lián)系,葉片剛好掃掠蝸舌時,蝸舌附近靜壓值達到最大;作用在蝸殼和葉輪上的徑向力與流量有著明顯的關系,蝸殼徑向力受動靜干涉作用影響明顯。(3)基于單向流固耦合對離心泵的轉子部件進行靜力學結構分析,在不考慮阻尼和慣性作用前提下,計算介質的流體力作用于葉輪結構上產(chǎn)生的應力、應變和位移,對離心泵葉輪進行強度分析;并在考慮流體作用力下對離心泵轉子結構進行模態(tài)分析,分析其振動特性。(4)通過對模型泵的外特性進行試驗研究,獲得模型泵H-Q、η-Q外特性曲線;并對模型泵進行了振動試驗,分析了泵軸在運行過程中的振動特性,并與數(shù)值計算的結果進行了對比分析。
【關鍵詞】：低比轉速 流固耦合 徑向力 模態(tài)分析 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 離心泵內(nèi)的非定常流動特性研究11-13
• 1.2.2 水力激振流固耦合特性研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.3 小結16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 離心泵流固耦合數(shù)值計算及試驗方法18-37
• 2.1 離心泵流固耦合數(shù)值計算方法18-31
• 2.1.1 離心泵的三維模型及網(wǎng)格劃分18-23
• 2.1.2 流場計算控制方程23-26
• 2.1.3 離心泵靜力分析的理論基礎26-28
• 2.1.4 離心泵模態(tài)分析方法28-29
• 2.1.5 流場求解及耦合求解設置29-31
• 2.2 離心泵試驗的系統(tǒng)和方法31-35
• 2.2.1 性能試驗的系統(tǒng)組成和方法31-34
• 2.2.2 振動試驗傳感器和測試方法34-35
• 2.3 小結35-37
• 第三章 低比轉速離心泵徑向流體激振力分析及驗證37-54
• 3.1 離心泵內(nèi)非定常流場分析37-49
• 3.1.1 壓力脈動分析38-43
• 3.1.2 離心泵內(nèi)部徑向流體力分析43-49
• 3.2 數(shù)值模擬計算和試驗性能結果對比49-51
• 3.3 離心泵轉子振動試驗結果及分析51-52
• 3.4 小結52-54
• 第四章 基于流固耦合的離心泵葉輪結構場分析54-62
• 4.1 葉輪結構靜應力分析54-57
• 4.1.1 應力分析55-56
• 4.1.2 應變分析56-57
• 4.2 轉子結構模態(tài)分析57-61
• 4.2.1 模態(tài)提取的方法57-58
• 4.2.2 模態(tài)結果分析58-61
• 4.3 小結61-62
• 第五章 總結與展望62-64
• 5.1 全文總結62-63
• 5.2 工作展望63-64
• 參考文獻64-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士學位期間的研究成果69

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本文編號：1012632