【摘要】：單葉片潛水排污泵通過顆粒直徑大、抗堵塞和抗纏繞能力強(qiáng),被廣泛應(yīng)用于市政工程、污水處理廠、排污泵站等場合,但葉輪葉片的非軸對稱布置,導(dǎo)致徑向力過大、軸承受力不均勻,維護(hù)周期短、成本高,極大的限制了行業(yè)的發(fā)展。因此,本文針對單葉片潛水排污泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)徑向力過大問題進(jìn)行深入研究,具體研究內(nèi)容和取得的成果如下:1.確定設(shè)計(jì)參數(shù),對單葉片葉輪和配套蝸殼進(jìn)行水力設(shè)計(jì),基于正交試驗(yàn)的方法選擇3組變量,共設(shè)計(jì)了9組試驗(yàn)方案,優(yōu)化后的葉輪數(shù)值預(yù)測水力效率達(dá)到59.8%。2.針對單葉片潛水排污泵的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)質(zhì)量不平衡,采用參數(shù)化建模和虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合的手段進(jìn)行質(zhì)量配平,經(jīng)過對原始葉輪和配平后的葉輪進(jìn)行動平衡試驗(yàn),二者結(jié)果基本一致,表明該方法具有精度高、周期短、成本低等特點(diǎn)。3.基于全六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對單葉片潛水排污泵進(jìn)行全流場定常計(jì)算,獲得了單葉片潛水排污泵的外特性預(yù)測曲線及內(nèi)流特征,成功捕獲了單葉片葉輪內(nèi)的二次流動及旋渦等現(xiàn)象,并發(fā)現(xiàn)在小流量工況下內(nèi)部流動紊亂,而大流量工況時內(nèi)部流場物理結(jié)構(gòu)得到明顯改善。4.根據(jù)水力設(shè)計(jì)結(jié)果,對樣機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)臺改造,獲得了樣機(jī)的流量-揚(yáng)程實(shí)測曲線,與數(shù)值計(jì)算對比分析,驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算的精度。5.基于上述模擬方法,對全流場進(jìn)行非定常計(jì)算,分析了水泵內(nèi)不同點(diǎn)的壓力脈動規(guī)律。通過時域圖分析發(fā)現(xiàn),壓力脈動呈明顯的周期性,一個周期內(nèi)出現(xiàn)波峰和波谷各一次,與葉輪葉片數(shù)正好對應(yīng);基于傅里葉變化,獲得頻域特征,發(fā)現(xiàn)在葉頻下各點(diǎn)的脈動幅值最大。6.根據(jù)非定常數(shù)值計(jì)算的結(jié)果,對葉輪徑向力進(jìn)行追蹤,發(fā)現(xiàn)葉輪水力徑向力矢量圖呈橢圓形,說明徑向力在一個周期內(nèi)不斷變化。在0.8Q~1.2Q工況范圍內(nèi),葉輪水力徑向力隨著流量的增加而增大。根據(jù)葉輪水力徑向力矢量圖分析,選取數(shù)值最大、最小和突變處三個特征點(diǎn),發(fā)現(xiàn)同一個工況下其方向與葉輪相對位置基本不變。7.對設(shè)計(jì)工況下,葉輪旋轉(zhuǎn)一個周期內(nèi)的水力徑向力進(jìn)行數(shù)值平均。在水力徑向力的反方向?qū)θ~輪進(jìn)行配重,配重后的不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力約等于該平均值。對質(zhì)量平衡的葉輪和配重后的葉輪進(jìn)行靜力學(xué)分析,同時加載二者各自的水力作用力及質(zhì)量作用力,發(fā)現(xiàn)配重后的葉輪應(yīng)力和形變都有所減小,軸承上的徑向力也隨之降低,說明通過葉輪不平衡質(zhì)量及相位角的控制,可以抵消轉(zhuǎn)子系統(tǒng)部分水力徑向力。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH38

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2592950