本文關(guān)鍵詞：基于流固耦合的低比轉(zhuǎn)速離心泵流動誘導(dǎo)振動研究

  更多相關(guān)文章： 低比轉(zhuǎn)速 流固耦合 徑向力 模態(tài)分析 數(shù)值模擬

【摘要】：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)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)振動問題,嚴(yán)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(dǎo)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(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,同時對模型泵進(jìn)行了外特性與振動的試驗(yàn)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(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湍流模型對模型泵進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(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,蝸殼徑向力受動靜干涉作用影響明顯。(3)基于單向流固耦合對離心泵的轉(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,對離心泵葉輪進(jìn)行強(qiáng)度分析;并在考慮流體作用力下對離心泵轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jìn)行試驗(yàn)研究,獲得模型泵H-Q、η-Q外特性曲線;并對模型泵進(jìn)行了振動試驗(yàn),分析了泵軸在運(yùn)行過程中的振動特性,并與數(shù)值計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了對比分析。
【關(guān)鍵詞】：低比轉(zhuǎn)速 流固耦合 徑向力 模態(tài)分析 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jié)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(jì)算及試驗(yàn)方法18-37
• 2.1 離心泵流固耦合數(shù)值計(jì)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(jì)算控制方程23-26
• 2.1.3 離心泵靜力分析的理論基礎(chǔ)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(shè)置29-31
• 2.2 離心泵試驗(yàn)的系統(tǒng)和方法31-35
• 2.2.1 性能試驗(yàn)的系統(tǒng)組成和方法31-34
• 2.2.2 振動試驗(yàn)傳感器和測試方法34-35
• 2.3 小結(jié)35-37
• 第三章 低比轉(zhuǎn)速離心泵徑向流體激振力分析及驗(yàn)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(jì)算和試驗(yàn)性能結(jié)果對比49-51
• 3.3 離心泵轉(zhuǎn)子振動試驗(yàn)結(jié)果及分析51-52
• 3.4 小結(jié)52-54
• 第四章 基于流固耦合的離心泵葉輪結(jié)構(gòu)場分析54-62
• 4.1 葉輪結(jié)構(gòu)靜應(yīng)力分析54-57
• 4.1.1 應(yīng)力分析55-56
• 4.1.2 應(yīng)變分析56-57
• 4.2 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)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(jié)果分析58-61
• 4.3 小結(jié)61-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 全文總結(jié)62-63
• 5.2 工作展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果69

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本文編號：1012632