【摘要】：本課題屬于國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“典型離心泵關(guān)鍵技術(shù)研究及工程示范應(yīng)用”(項(xiàng)目編號(hào):2011BAF14B00)研究?jī)?nèi)容之一和“江蘇省高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目”研究工作。本文對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器設(shè)計(jì)方法、磁場(chǎng)數(shù)值模擬和磁力驅(qū)動(dòng)離心泵內(nèi)部流動(dòng)特性進(jìn)行研究,主要研究工作有以下幾個(gè)方面:1.簡(jiǎn)要介紹了磁力驅(qū)動(dòng)離心泵的運(yùn)行特點(diǎn)及存在的主要問(wèn)題,論述了目前國(guó)內(nèi)外磁力驅(qū)動(dòng)離心泵的發(fā)展現(xiàn)狀,了解并掌握了磁力驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器設(shè)計(jì)及磁力驅(qū)動(dòng)離心泵內(nèi)部流動(dòng)特性的研究現(xiàn)狀。2.研究了磁力驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)方法,分析現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法存在的不足,并進(jìn)一步完善及改進(jìn),基于最大靜磁轉(zhuǎn)矩經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式、磁渦流損失轉(zhuǎn)矩比率計(jì)算公式、永磁體體積計(jì)算公式、MATLAB編程、有限元計(jì)算以及正交試驗(yàn)方法,創(chuàng)新的提出了一種磁力驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)方法,并對(duì)其計(jì)算程序、優(yōu)化過(guò)程以及設(shè)計(jì)流程進(jìn)行研究。3.首次引入主要目標(biāo)法的解決思路及分層序列法的求解順序?qū)Υ帕︱?qū)動(dòng)聯(lián)軸器進(jìn)行多目標(biāo)設(shè)計(jì)及優(yōu)化,確定設(shè)計(jì)變量,創(chuàng)建目標(biāo)函數(shù),建立約束條件,并通過(guò)MATLAB編程實(shí)現(xiàn)了求解過(guò)程的自動(dòng)運(yùn)行,得到了磁力驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器設(shè)計(jì)程序。利用文獻(xiàn)中已有的磁力驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器模型對(duì)設(shè)計(jì)程序的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證,驗(yàn)證表明:設(shè)計(jì)程序計(jì)算簡(jiǎn)單可靠,實(shí)用性較好,對(duì)本課題的磁力驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器設(shè)計(jì)提供方便。4.基于有限元計(jì)算方法對(duì)設(shè)計(jì)的磁力驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器進(jìn)行單因素試驗(yàn)研究,獲得了不同幾何參數(shù)變化對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器磁轉(zhuǎn)矩及磁渦流損失的影響規(guī)律,在單因素試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器進(jìn)行正交試驗(yàn)研究,研究表明:各幾何參數(shù)對(duì)最大靜磁轉(zhuǎn)矩的影響順序?yàn)閠mrLbti,對(duì)磁渦流損失的影響順序?yàn)閠mrLbti,對(duì)永磁體體積的影響順序?yàn)閠mLbrti,磁力驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器最優(yōu)幾何參數(shù)為:內(nèi)磁體內(nèi)半徑r=80 mm,永磁體厚度tm=8 mm,軸向長(zhǎng)度Lb=144 mm,軛鐵厚度ti=10 mm;利用磁力驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器靜態(tài)試驗(yàn)裝置及動(dòng)態(tài)試驗(yàn)裝置對(duì)設(shè)計(jì)的磁力驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器進(jìn)行試驗(yàn)研究,試驗(yàn)結(jié)果表明:采用創(chuàng)新方法設(shè)計(jì)的磁力驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器最大靜磁轉(zhuǎn)矩為351n?m,磁傳遞效率91.33%,磁力性能滿足設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)合理,設(shè)計(jì)方法較為可靠。5.基于速度系數(shù)法對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)離心泵的葉輪及壓水室進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)比分析了磁力驅(qū)動(dòng)離心泵冷卻循環(huán)方式,研究了冷卻循環(huán)流量的計(jì)算方法,并基于壓降損失計(jì)算公式提出了磁力驅(qū)動(dòng)離心泵的冷卻循環(huán)回路的計(jì)算方法,采用該計(jì)算方法對(duì)本課題涉及的冷卻循環(huán)回路進(jìn)行計(jì)算。6.采用cfd數(shù)值計(jì)算與外特性試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)離心泵全流場(chǎng)內(nèi)部流動(dòng)特性進(jìn)行了研究,獲得了不同工況下磁力驅(qū)動(dòng)離心泵內(nèi)各主要過(guò)流部件的內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律,并基于流熱耦合技術(shù)對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)離心泵內(nèi)的熱量交換及溫度分布規(guī)律進(jìn)行研究,分析了冷卻循環(huán)流道內(nèi)溫度、對(duì)流換熱系數(shù)以及壓力溫度曲線的變化規(guī)律,并將數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明:設(shè)計(jì)工況下泵揚(yáng)程為36.3m,泵效率為71.5%,揚(yáng)程及效率指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求,高效區(qū)范圍較寬,設(shè)計(jì)合理;數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)曲線相吻合,數(shù)值計(jì)算方法可靠,能夠較真實(shí)的反映磁力驅(qū)動(dòng)離心泵內(nèi)部的流動(dòng)規(guī)律。7.基于非定常數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)離心泵內(nèi)部的壓力脈動(dòng)特性進(jìn)行研究,重點(diǎn)分析不同工況下磁力驅(qū)動(dòng)離心泵內(nèi)各主要過(guò)流部件內(nèi)的壓力脈動(dòng)特性分布及衰減變化規(guī)律,分析表明:葉輪流道內(nèi)的主頻為軸頻fn,壓水室及冷卻循環(huán)流道內(nèi)的主頻為葉頻6fn,磁力驅(qū)動(dòng)離心泵內(nèi)的壓力脈動(dòng)來(lái)源為葉輪與壓水室及隔舌發(fā)生的動(dòng)靜干涉作用,冷卻循環(huán)流道內(nèi)的壓力脈動(dòng)沿著介質(zhì)的流動(dòng)方向逐漸衰減,在回流孔出口附近區(qū)域壓力脈動(dòng)幅值最小。8.對(duì)導(dǎo)流孔及回流孔徑變化與磁力驅(qū)動(dòng)離心泵內(nèi)部流動(dòng)性能的關(guān)系進(jìn)行了探索,獲得了不同導(dǎo)流孔及回流孔徑變化對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)離心泵外特性、內(nèi)部流場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及壓力脈動(dòng)特性的影響變化規(guī)律,研究表明:導(dǎo)流孔及回流孔徑變化對(duì)泵的外特性及內(nèi)部流場(chǎng)的影響較小,對(duì)冷卻循環(huán)流道內(nèi)的內(nèi)部流動(dòng)性能及壓力脈動(dòng)衰減速度的影響較大,導(dǎo)流孔徑為10mm或者回流孔徑為6mm時(shí),隔離套間隙內(nèi)的壓力及壓力脈動(dòng)幅值較大,隔離套承受的載荷及交變載荷較大,容易導(dǎo)致隔離套發(fā)生疲勞失效現(xiàn)象,隨著導(dǎo)流孔徑變小或者回流孔徑增大,隔離套間隙內(nèi)的壓力值及壓力脈動(dòng)幅值逐漸降低。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH311
，

本文編號(hào)：2308902