發(fā)布時間：2019-11-06 13:22

【摘要】：隨著船舶技術發(fā)展,水力性能好、運行穩(wěn)定性高、振動噪聲低等特點成為串并聯(lián)離心泵發(fā)展的必然要求。時序效應在提高泵水力性能和降低泵內部壓力脈動方面有顯著成效,因此有必要開展串并聯(lián)離心泵時序效應研究。本文采用數(shù)值模擬方法研究了保持首級葉輪和導葉時序不變,改變次級葉輪時序位置、次級導葉時序位置或同時改變次級葉輪和導葉時序位置對串并聯(lián)離心泵水力性能的影響,重點開展了次級葉輪時序位置對串并聯(lián)離心泵壓力脈動特性影響的研究,主要研究工作及結果如下:(1)建立了串并聯(lián)離心泵流道水體三維模型,并進行網格劃分和網格無關性檢驗,對原始模型進行數(shù)值模擬并與試驗進行對比,驗證了數(shù)值模擬的可行性。(2)分別研究了次級導葉時序位置、次級葉輪和導葉時序位置對串并聯(lián)離心泵外特性的影響,分別得到了次級導葉時序位置、次級葉輪和導葉時序位置與泵的外特性之間的關系曲線。(3)研究了次級葉輪時序位置對串并聯(lián)離心泵水力性能、內部流動特性的影響,得到了次級葉輪時序與泵的揚程和效率的關系曲線,分析內部流場得到:首、次級葉輪內部流場均隨著時序發(fā)生變化,并聯(lián)工況下,次級流道管阻隨時序改變,進而引起流產變化;串聯(lián)工況,泵內部流場變化較小。(4)重點研究了次級葉輪時序位置對串并聯(lián)離心泵壓力脈動的影響,研究發(fā)現(xiàn):次級葉輪之前水體內的壓力脈動不受次級葉輪時序影響;改變次級葉輪時序不改變次級葉輪和導葉內壓力脈動的規(guī)律,僅改變了次級葉輪和導葉內壓力脈動峰值出現(xiàn)的時間;次級蝸殼及其后水體內壓力脈動因受到多因素影響無共同規(guī)律可言;首、次級葉輪和導葉內壓力脈動頻域特性不受次級葉輪時序影響,葉輪內的主頻為10倍轉頻,導葉內的主頻為葉頻;首次級蝸殼、換向閥及出口管壓力脈動在不同時序下無共同頻域特性。
【圖文】：

1.1 研究背景及意義串并聯(lián)離心泵是一種立式兩級離心泵，因其能夠一機兩用且占地面積小而被廣泛應用于船舶領域。串并聯(lián)離心泵與普通兩級泵的不同之處在于：串并聯(lián)離心泵在首、次級葉輪的進口有一個自啟單向閥，在首、次級蝸殼的出口有一個換向閥，通過自啟單向閥與換向閥的配合使用，使得串并聯(lián)離心泵能夠在兩種不同工況下運行。圖 1 為串并聯(lián)離心泵兩種運行工況的示意圖。串聯(lián)工況時，換向閥切換到 串聯(lián)狀態(tài) ，進口單向閥受到次級葉輪內流體壓力關閉，使得首級蝸室與次級吸水室相連，構成一臺兩級離心泵，如圖 1.1（a）。此時，泵在單個葉輪的流量下，經兩個葉輪加壓，獲得了兩級葉輪揚程。并聯(lián)工況時，換向閥切換到 并聯(lián)狀態(tài) ，首級蝸室與次級吸水室之間被換向閥閥芯阻斷，但與出口流道接通，這時，次級葉輪入口壓力降低，在進口管壓力的作用下自啟單向閥開啟，介質經次級葉輪加壓后與首級介質在出口管路相遇，如圖 1.1（b）。此時，泵具有兩倍的葉輪流量，單級葉輪揚程。

（a）Worthington 泵 （b）SPX 泵圖 1.2 多級離心泵Fig 1.2 Multistage centrifugal pump由圖 1.2 可知，國外多級離心泵中葉輪的周向位置并不相同，以一定方式進行錯開，說明多級離心泵葉輪的周向位置的不同對泵的水力性能、運行穩(wěn)定性等有著顯著影響。在葉輪機械中，由于轉子-轉子、定子-定子之間周向位置的不同引起機械內部流態(tài)發(fā)生變化，性能發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為時序效應（Clocking Effect）[1-2]。串并聯(lián)離心泵在運行過程中會產生不穩(wěn)定和壓力脈動，隨之引起機組振動并損害泵的水力性能和運行穩(wěn)定性。隨著船舶技術快速發(fā)展，振動噪聲低、水力性能好、運行穩(wěn)定性高等特點成為未來串并聯(lián)離心泵發(fā)展的必然要求。過去，，關于串并離心泵水力性能和壓力脈動的研究并沒有考慮首、次級之間的流動干涉，和首次級葉輪及導葉周向位置對泵性能和壓力脈動的影響。目前，國內研究學者在串并聯(lián)離心泵內部流動特性和壓力脈動特性方面，取得了一定的成果，然而針對
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH311

【參考文獻】

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1 顧延東;袁壽其;裴吉;劉永;曹健;;導葉安裝位置對混流泵壓力脈動特性的影響[J];排灌機械工程學報;2017年02期

2 符恒;盧金玲;陳楠;馮建軍;陳森林;羅興

本文編號：2556730