【摘要】：本文的研究工作得到了江蘇省成果轉(zhuǎn)化專項資金(編號:BA2013127)和江蘇省產(chǎn)學研聯(lián)合創(chuàng)新資金(編號:BY2014123-07)的資助。軸流泵屬于低揚程泵,在農(nóng)業(yè)灌溉排澇、水環(huán)境治理、城市供水工程和生態(tài)需水工程等方面有著廣泛的應用。軸流泵運行穩(wěn)定性一直是水力機械領域的關注熱點。軸流泵流量揚程曲線的馬鞍區(qū)特性嚴重影響了泵的運行穩(wěn)定性,尤其是泵在啟動和停機過程中的穩(wěn)定性。因此掌握軸流泵在馬鞍區(qū)內(nèi)的流動機理和運行特性具有重要的理論和工程實踐意義。本文以比轉(zhuǎn)速為822的軸流泵為研究對象,通過數(shù)值模擬和試驗相結(jié)合的方法,研究了軸流泵在不同工況下的內(nèi)部流動特性、能量特性、壓力脈動特性和振動特性,重點分析了軸流泵在馬鞍區(qū)內(nèi)的流動機理和運行特性,研究成果能夠為馬鞍區(qū)的控制和優(yōu)化提供一定的參考。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論有:1.闡述了軸流泵馬鞍區(qū)運行特性研究的重要意義,系統(tǒng)地分析了軸流泵內(nèi)流場、壓力脈動特性和振動特性的研究現(xiàn)狀。2.搭建了軸流泵性能測試系統(tǒng),對軸流泵能量特性、壓力脈動特性和振動特性進行了試驗測試,研究了軸流泵馬鞍區(qū)內(nèi)的運行特性。測試結(jié)果表明:(1)馬鞍區(qū)位于0.5QBEP~0.6QBEP內(nèi),且0.55QBEP時局部揚程最低;(2)葉輪進口處壓力脈動波動幅度最大,0.55QBEP工況下脈動峰峰值為最優(yōu)工況的2.3倍,且脈動主頻為葉頻f_p;(3)各測點振動主頻均為軸頻fn;葉輪進出口法蘭均是豎直方向振動水平最大;葉輪進口法蘭豎直方向,0.6QBEP工況下主頻fn處振動速度為最優(yōu)工況的1.15倍,0.55QBEP工況下主頻fn處振動速度為最優(yōu)工況的1.05倍;葉輪出口法蘭豎直方向,0.6QBEP工況下主頻fn處振動速度為最優(yōu)工況的1.1倍,0.55QBEP工況下主頻fn處振動速度為最優(yōu)工況的1.04倍。3.采用CFD方法對軸流泵內(nèi)流場進行了數(shù)值計算,分析了軸流泵葉片靜壓力、葉片表面渦量以及葉輪內(nèi)流線。數(shù)值計算結(jié)果表明:(1)最優(yōu)工況下葉片表面的靜壓分布較為均勻,馬鞍區(qū)內(nèi)葉片吸力面出現(xiàn)大面積低壓區(qū),壓力面出現(xiàn)明顯的高壓區(qū);(2)最優(yōu)工況下葉片壓力面和吸力面渦量螺旋度Hn分布較均勻,馬鞍區(qū)內(nèi)葉片吸力面和壓力面存在明顯的旋渦集中區(qū),導致馬鞍區(qū)內(nèi)壓力脈動增強;(3)最優(yōu)工況下葉輪內(nèi)流線分布較均勻,馬鞍區(qū)內(nèi)葉輪進口靠近前緣側(cè)出現(xiàn)回流,葉輪出口靠近輪轂處產(chǎn)生明顯旋渦。4.基于試驗測試研究了不同葉片安放角下軸流泵馬鞍區(qū)的能量特性、壓力脈動特性和振動特性,結(jié)果表明:(1)隨著葉片安放角的增大,最優(yōu)工況處的流量逐漸增大,且對應的揚程效率也逐漸增大,從-4°變化到+4°最優(yōu)工況處流量、揚程和效率分別增大了26.7%、10.4%和0.87個百分點;(2)隨著葉片安放角的增大,試驗泵馬鞍區(qū)的絕對位置向右上方偏移,但相對位置仍主要位于0.5QBEP~0.6QBEP內(nèi);(3)隨著葉片安放角的增大,馬鞍區(qū)內(nèi)葉輪進口處壓力脈動峰峰值均逐漸增大;0.55QBEP工況下,+4°時葉輪進口脈動峰峰值為0°時的1.22倍;(4)不同葉片安放角下,葉輪進口壓力脈動主頻均為葉頻f_p,且隨著葉片安放角的增大,f_p處的壓力脈動幅值逐漸增大,0.6QBEP工況下,+4°時f_p處壓力脈動幅值為0°時的1.26倍;(5)葉輪進出口法蘭處振級均隨著葉片安放角的增大而增大,0.6QBEP工況下,+4°時葉輪進口法蘭豎直方向振級為0°時1.01倍;0.6QBEP工況下,+4°時葉輪出口法蘭豎直方向振級為0°時1.03倍。5.測試了出口彎管為60°時軸流泵馬鞍區(qū)運行特性,并與90°出口彎管時的性能進行了對比,結(jié)果表明:與90°出口彎管相比,(1)60°出口彎管時最優(yōu)工況處流量、揚程和效率分別增大了3.1%、3.5%和2.02個百分點;(2)60°出口彎管時馬鞍區(qū)絕對位置向右上方偏移,但相對位置仍主要位于0.5QBEP~0.6QBEP內(nèi);(3)60°出口彎管時各工況下葉輪進出口法蘭處的振動水平均有所下降;葉輪進口法蘭豎直方向,0.6QBEP工況下振級降低了0.19%,0.55QBEP工況下振級降低了1.13%;葉輪出口法蘭豎直方向,0.6QBEP工況下振級降低了0.2%,0.55QBEP工況下振級降低了0.27%。
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【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH312

【參考文獻】

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1 鄭源;陳宇杰;張睿;葛新峰;林國朋;孫奧冉;;軸流泵失速工況下非定常流動特性研究[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2017年07期

2 王凡;錢忠東;郭志偉;郜元勇;;可調(diào)導葉式軸流泵壓力脈動數(shù)值分析[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2017年03期

3 劉躍飛;周大慶;鄭源;張海勝;徐建葉;;快速閘門斷流的軸流泵起動過程三維數(shù)值模擬[J];南水北調(diào)與水利科技;2017年01期

4 姚捷;周建佳;孫莎;吳蘇青;施衛(wèi)東;;葉片數(shù)對軸流泵壓力脈動的影響研究[J];通用機械;2016年03期

5 程千;馮衛(wèi)民;周龍才;李娜;;前置導葉對軸流泵馬鞍區(qū)工況回流渦特性的影響[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2016年04期

6 鄭源;陳宇杰;毛秀麗;王惠芝;施偉;闞闞;張玉全;;混流泵壓力脈動特性及其對流動誘導噪聲的影響[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2015年23期

7 傅大堯;陳鴻亮;;開敞式軸流泵振動原因分析及處理[J];廣東水利水電;2015年10期

8 馮衛(wèi)民;程千;郭志偉;潘靜也;;前置導葉可調(diào)式軸流泵低頻壓力脈動特性研究[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2015年10期

9 趙博;陳長盛;符棟梁;王強;;流體激勵誘發(fā)軸流泵結(jié)構(gòu)振動計算方法[J];噪聲與振動控制;2015年02期

10 張德勝;耿琳琳;施衛(wèi)東;潘大志;王海宇;;軸流泵水力模型壓力脈動和振動特性試驗[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2015年06期

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1 張睿;軸流泵失速和空化流動特性及其性能改善研究[D];上海大學;2014年

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1 王黨雄;蝸殼式潛污軸流泵內(nèi)流數(shù)值模擬與試驗研究[D];江蘇大學;2016年

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本文編號：2303886