發(fā)布時間：2019-11-23 05:12

【摘要】：本文以比轉速為63的單級單吸離心泵為研究對象,通過理論分析與數(shù)值模擬,研究了泵的上游管路存在90度彎管時,不同轉速和流量下泵的外特性、壓力脈動特性和內部流場的特征。研究了采用不同方式改變葉輪與隔舌之間間隙對泵內外特性和壓力脈動特性的影響。論文的研究內容包括以下五個方面:1.90度彎管下游管路的非定常特性以90度彎管及其上游和下游管路的流動區(qū)域為研究對象,研究不同入流速度、不同管路直徑和不同彎管中心線半徑下90度彎管下游管路內流體非定常特性的特征。結果表明:高雷諾數(shù)下,彎管內發(fā)生邊界層分離是影響彎管下游流動狀態(tài)的主要因素。分離點后生成的大尺度擬序結構主宰當?shù)氐牧鲃訝顟B(tài)并沿下游方向傳播、消散。分離點的位置不隨入流速度和管路直徑而發(fā)生明顯改變。入流速度和彎管曲率影響著彎管下游管路內部的流動特征和壁面壓力波動特性。小曲率90度彎管下游管路的壓力波動明顯低于大曲率彎管。2.90度彎管對下游離心泵的外特性和壓力脈動特性的影響對比分析了泵在最佳工況運行時,直管入流和彎管入流條件下泵外特性、壓力脈動特性和流場特征的差異。分析了當彎管距離葉輪的距離不同時,入流管路的流動特征和泵外特性的差異以及泵內部流動特征的變化。結果表明:葉輪和彎管下游的流動相互影響。例如,當彎管距泵入口距離L等于0時,彎管小半徑處流動區(qū)域的邊界層分離受到了抑制。彎管入流時泵的揚程和效率高于直管入流時的狀態(tài),其中揚程最高提升了2%,效率最高提升了1.2個百分點。彎管與葉輪的距離不同,泵不均勻入流的流動特征不同。彎管入流不會對壓水室和葉輪徑向力的均值產生明顯的影響,但是壓水室徑向力脈動幅值則隨彎管與葉輪的距離不同而改變。彎管距泵入口距離L等于3倍泵入口直徑時壓水室徑向力脈動幅值為直管入流時的82%。3.不同流量和轉速直管入流離心泵壓力脈動特性研究了直管入流時不同轉速和流量下泵的壓力脈動特性。首先將外特性的數(shù)值模擬結果與實驗進行了比對,并分析了數(shù)值模擬結果與實驗結果產生差異的因素。然后對徑向力特性進行了分析。結果表明:葉輪和壓水室徑向力的的無量綱化值隨流量系數(shù)近似呈線性變化。葉輪與壓水室徑向力的最低值出現(xiàn)在最佳工況及其相似工況點。隔舌壓差的變化與徑向力不同。隔舌壓差的最低值出現(xiàn)在0.8倍最佳工況點及其相似工況點附近。徑向力和隔舌壓差均以葉頻及其倍頻為主要頻率。頻譜特性隨泵的轉速和流量不同而改變。隔舌壓差的頻譜特性隨工況的改變與徑向力相比略有不同。如在設計流量下改變轉速后,徑向力部分頻次的能量有所升高,而隔舌壓差則有所降低。隔舌壓差與隔舌上游和下游流動參數(shù)的相關性分析表明,在最佳工況下,隔舌壓差與其下游的流動存在一定的相關性。而當流量為0.8倍最佳工況時,這一相關性已經不再明顯。4.不同流量和轉速彎管入流離心泵壓力脈動特性分析了當泵的入流管路存在彎管時,不同轉速和流量下泵外特性和壓力脈動特性的變化。著重對比了直管入流和彎管入流泵壓力脈動特性的差異。結果表明:除了在最佳工況和設計轉速下的0.8Qopt工況,彎管入流與直管入流在外特性和隔舌壓差幅值上沒有明顯的差異。在設計轉速下的0.8Qopt工況,彎管入流的隔舌壓差脈動幅值是直管入流時的三倍;揚程略有下降,效率下降了0.5個百分點。不同入條件下,葉輪和壓水室徑向力的均值以及脈動幅值在不同工況下沒有明顯的差異。當泵的運行偏離最佳工況,泵入流中小尺度流動結構對壓水室的影響依然存在。并且改變了不同工況下徑向力和隔舌壓差的脈動特征以及泵內流場的特征。隔舌壓差與隔舌上游和下游流動參數(shù)的相關性分析表明,當流量達到0.4Qopt時,與隔舌區(qū)域壓力變化相關的流動進一步擴展至壓水室下游的流動區(qū)域。5.不同葉輪與隔舌徑向間隙對泵壓力脈動特性影響葉輪和壓水室徑向力脈動幅值、隔舌壓差脈動幅值以及泵的效率隨壓水室基圓直徑D3的增加而逐漸下降。當葉輪與隔舌間隙2c/D2大于5%,泵效率的下降速度逐漸高于徑向力脈動幅值的下降速度。通過改變隔舌徑向位置來改變葉輪與隔舌之間間隙,泵和壓水室的效率普遍低于通過改變壓水室基圓直徑D3后的效率值。采用這一方式小幅度減小葉輪與隔舌之間的間隙,可降低葉輪與壓水室徑向力的脈動幅值。切割與延伸隔舌會使得泵效率下降。按照壓水室的流動規(guī)律延伸隔舌可有效改善壓水室的過通性。而切割隔舌可有效改善壓水室在設計工況和大流量工況下的過通性能。
【圖文】：

圖 1.1 非設計工況下離心泵葉輪內部及其周圍的二次流動[11]以比轉速為 63 的單級單吸離心泵為研究對象，首先對比了直管管路存在 90 度彎管時泵的外特性和壓力脈動特性。接著研究了使變葉輪與壓水室隔舌之間的間隙時，離心泵的壓力脈動特性。著況下，不同入流條件或葉輪與隔舌間隙對泵壓力脈動特性的影響性進行了分析。內外研究現(xiàn)狀離心泵流體激振的研究現(xiàn)狀激勵力是引起流體機械振動的主要因素之一，長久以來，流體激械振動的焦點和難點，，同時缺乏一個系統(tǒng)的理論。不同領域的前流體機械的振動問題進行了研究，積累了大量的成果�？傮w來講果可以根據(jù)研究角度分為以下三類。

圖 2.1 彎管流域幾何模型流域幾何模型用于第 3 章至第 7 章的研究。以具有螺旋形壓水區(qū)域為幾何模型。根據(jù)各章的研究內容幾何模型會有所不同。具體改變將會在各章詳述。離心泵.1。泵入口距離葉輪約 10mm。為了改善網格的拓水室的圓角進行了簡化，且壓出段管路簡化為矩計圖及計算區(qū)域示意圖如圖 2.2。表 2.1 模型泵參數(shù)量pt/(m3/h)揚程H/m轉速rpm效率/%泵入口直徑Dj/mm葉輪口直D2/
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH311

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 蔡建程;潘杰;Guzzomi Andrew;;離心泵隔舌區(qū)壓力脈動測量與分析[J];農業(yè)機械學報;2015年06期

2 蔣愛華;李國平;周璞;章藝;華宏星;;離心泵流體激勵力誘發(fā)的振動:蝸殼途徑與葉輪途徑[J];振動與沖擊;2014年10期

3 胡芳芳;陳濤;吳大轉;王樂勤;;導葉式混流泵汽蝕振動噪聲試驗研究[J];排灌機械工程學報;2013年12期

4 吳文輝;郭敏;李兵;;大側斜對轉槳水動力及線譜噪聲特性分析[J];四川兵工學報;2013年04期

5 王勇;劉厚林;劉東喜;王健;吳賢芳;;葉片包角對離心泵流動誘導振動噪聲的影響[J];農業(yè)工程學報;2013年01期

6 蔣愛華;章藝;靳思宇;黃修長;章振華;華宏星;;離心泵葉輪流體激勵力研究[J];振動與沖擊;2012年22期

7 王鎮(zhèn)宇;楊愛玲;戴韌;;離心泵流動誘導噪聲的數(shù)值預測[J];機械工程學報;2012年06期

8 蔣愛華;章藝;靳思宇;章振華;黃修長;華宏星;;離心泵流體激勵力的研究:蝸殼部分[J];振動與沖擊;2012年04期

9 王勇;劉厚林;袁壽其;談明高;王凱;;離心泵非設計工況空化振動噪聲的試驗測試[J];農業(yè)工程學報;2012年02期

10 黃國富;常煜;張海民;趙文峰;陳奕宏;;低振動噪聲船用離心泵的水力設計[J];船舶力學;2009年02期

本文編號：2564827