【摘要】：為了研究多級導(dǎo)葉式離心泵轉(zhuǎn)子運行特性,以五級導(dǎo)葉式離心泵為研究對象,采用ANSYS模塊下的Woekbench對該五級導(dǎo)葉式離心泵進(jìn)行無預(yù)應(yīng)力和有預(yù)應(yīng)力下的模態(tài)計算。結(jié)果表明,旋轉(zhuǎn)離心力對固有頻率的影響大于流固耦合力;在同時考慮流固耦合力和旋轉(zhuǎn)離心力的條件下,該五級離心泵的固有頻率介于只考慮旋轉(zhuǎn)離心力和只考慮流固耦合力之間,且各階臨界轉(zhuǎn)速更接近只考慮旋轉(zhuǎn)離心力時的臨界轉(zhuǎn)速;旋轉(zhuǎn)離心力對各階振幅的影響較小,而流固耦合力對各階振幅的影響較大;額定轉(zhuǎn)速小于1階臨界轉(zhuǎn)速的0.8倍,該五級導(dǎo)葉式離心泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是一個穩(wěn)定的剛性系統(tǒng)。
【圖文】：

結(jié)果的影響較小，因此在確保計算精度的情況下采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用稀疏網(wǎng)格以減少質(zhì)量矩陣和剛度矩陣的計算時間和硬件要求。采用ANSYS模塊下的Workbench對轉(zhuǎn)動部件和靜止部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，所有區(qū)域均采用四面體網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)分別為86864、593274。$#%約束設(shè)置無預(yù)應(yīng)力時，對轉(zhuǎn)子部件施加軸承約束。有預(yù)應(yīng)力時，除了軸承約束外還需對轉(zhuǎn)子和靜止部件施加流固耦合力、重力載荷、離心力載荷。%計算結(jié)果與分析%#!葉片靜壓分布數(shù)值計算得到的首級葉輪工作面、背面、前蓋板、后蓋板的靜壓分布見圖1。由圖1可看出，流圖1首級葉輪靜壓分布Fig．1Staticpressuredistributionofthefirstimpeller·152·水電能源科學(xué)2017年

面2－39．744．26310．8前蓋板221．4－20．326870．4工作面334．865．610417．7前蓋板3－6．1－16．242861．4工作面4－6．768．314512．0前蓋板46．5－26．058791．0工作面5－0．330．318632．1前蓋板527．3－5．974876．6背面132．1－27．7－1317．6后蓋板1－18．4－13．2－13566．0背面217．9－67．8－6030．9后蓋板2－3．49．6－33091．6背面3－47．4－37．1－10384．6后蓋板310．0838．0－53819．8背面4－43．5－86．1－14726．6后蓋板48．813．6－74492．0背面5－26．6－38．8－19080．5后蓋板56．37．8－95211．3圖2為考慮流固耦合力，旋轉(zhuǎn)離心力和重力下的轉(zhuǎn)子應(yīng)變和應(yīng)力。由圖2可看出，轉(zhuǎn)子的最大應(yīng)變出現(xiàn)在末級葉輪上，，整體的變形呈一次彎曲，兩端軸承處由于軸承的約束作用應(yīng)變較小，靠近軸承的位置有一處應(yīng)力集中的位置，這是由于彎曲作用在此處產(chǎn)生了拉應(yīng)力。圖2轉(zhuǎn)子應(yīng)變和應(yīng)力云圖Fig．2Strainandstressdiagramofrotor%#$無預(yù)應(yīng)力下的模態(tài)分析無預(yù)應(yīng)力下，轉(zhuǎn)動部件的前6階固有頻率見表4。由表4可看出，轉(zhuǎn)子部件的第1階固有頻率較小，第2階與第3階的固有頻率非常接近，第4階與第5階的固有頻率也很接近，前5階的振幅變化不大，無明顯規(guī)律，從第5階到第6階模態(tài)時振幅增大較多，第6階模態(tài)的振幅達(dá)11mm。表4轉(zhuǎn)動部件干模態(tài)信息Tab．4Drymodeinformationofrotatingpart階數(shù)固有頻率/Hz臨界轉(zhuǎn)速/rpm振幅/mm154．653279．06．542148．708934．64．053148．918934．64．064412．4824748．86．545412．8724772．25．156564．2633855．611．01轉(zhuǎn)子前6階模態(tài)的振型見圖3。由圖3可看出，第1階的振型無明顯的彎曲，主要以扭轉(zhuǎn)振動為主，第2階和第3階的振型表現(xiàn)為xoy平面和xoz平面一次彎曲振動，第4階的振型表現(xiàn)為yo
【作者單位】： 江蘇長江水泵有限公司;江蘇大學(xué)流體機械工程技術(shù)研究中心;
【基金】：江蘇省重點研發(fā)計劃(BE2015001-1) 江蘇省產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新資金項目(BY2014123-09) 中國博士后科學(xué)基金(2016M600370) 浙江省博士后基金
【分類號】：TH311

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本文編號：2544597