【摘要】：葉片-隔舌動(dòng)靜干涉作用以及葉片出口尾跡流動(dòng)所誘發(fā)的壓力脈動(dòng)是導(dǎo)致離心泵振動(dòng)噪聲的重要因素。在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(泵內(nèi)受迫湍流的渦動(dòng)力學(xué)特征及其激勵(lì)機(jī)制NO51576090)資助下以一臺(tái)單級(jí)單吸離心泵為研究對(duì)象,基于PIV測(cè)量和壓力脈動(dòng)實(shí)驗(yàn),探究離心泵內(nèi)尾跡與隔舌的干涉流動(dòng)及壓力脈動(dòng)特性;對(duì)葉片尾緣進(jìn)行修型,通過(guò)壓力脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究葉片尾緣形狀對(duì)泵動(dòng)態(tài)特性的影響,為離心泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)及減振降噪提供有益參考。論文的主要工作和成果如下:1、通過(guò)PIV測(cè)量捕獲不同工況下葉片掃過(guò)隔舌過(guò)程的流場(chǎng)信息,數(shù)據(jù)處理后獲得時(shí)均絕對(duì)速度場(chǎng)、時(shí)均相對(duì)速度場(chǎng)、時(shí)均渦量場(chǎng)以及POD模態(tài)等信息,并據(jù)此分析尾跡與隔舌的干涉流動(dòng)特性。結(jié)果表明:尾跡渦量能夠清晰的顯示出尾跡與隔舌的動(dòng)靜干涉作用,尾跡渦由正負(fù)渦量組成,正渦量來(lái)自葉片壓力面,負(fù)渦量來(lái)自于葉片吸力面,且兩者以葉輪出口圓周為界對(duì)稱分布。當(dāng)尾跡掃過(guò)隔舌時(shí),尾跡渦與隔舌撞擊,產(chǎn)生分離脫落且脫落渦渦量較大。流量對(duì)尾跡渦的范圍及脫落渦渦量的大小有顯著影響,隨流量增大呈先減小再增大趨勢(shì),在1.0Q_d時(shí)尾跡渦渦量最小。POD模態(tài)能量及脈動(dòng)速度場(chǎng)表明,脈動(dòng)速度與平均速度相差2個(gè)數(shù)量級(jí),脈動(dòng)速度場(chǎng)中速度較大的位置分布具有隨機(jī)性。2、在蝸殼周向及泵進(jìn)出口布置壓力脈動(dòng)測(cè)點(diǎn),采集了不同工況下各測(cè)點(diǎn)的壓力脈動(dòng)信號(hào),分析了離心泵內(nèi)尾跡流動(dòng)對(duì)壓力脈動(dòng)的影響及兩者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。結(jié)果表明:時(shí)域信號(hào)顯示壓力脈動(dòng)基本呈周期變化特性,不同工況下壓力脈動(dòng)幅值波動(dòng)差異顯著。頻譜中壓力脈動(dòng)能量主要集中在4倍葉頻以內(nèi),葉頻為主頻且幅值遠(yuǎn)大于其他頻率處。葉頻處壓力脈動(dòng)幅值以及壓力脈動(dòng)RMS值在蝸殼周向均呈波形變化,且波動(dòng)范圍隨流量增大呈先減小再增大趨勢(shì),在1.0Q_d時(shí)波動(dòng)范圍最小。隨流量增大整泵的壓力脈動(dòng)能量呈先減小再增大的趨勢(shì),在1.0Q_d時(shí)整泵的壓力脈動(dòng)最弱,說(shuō)明偏工況運(yùn)行會(huì)明顯增強(qiáng)壓力脈動(dòng),且偏離設(shè)計(jì)工況越大,壓力脈動(dòng)越強(qiáng)。壓力脈動(dòng)隨流量的變化規(guī)律與尾跡渦強(qiáng)度隨流量的變化規(guī)律相一致,即尾跡渦強(qiáng)度與壓力脈動(dòng)強(qiáng)度密切相關(guān);而壓力脈動(dòng)在蝸殼周向上的波動(dòng)性,也說(shuō)明了尾跡渦在蝸殼周向上為非軸對(duì)稱分布且渦量大小在各處均不相同。3、通過(guò)對(duì)原始葉片尾緣依次進(jìn)行工作面修薄及斜切15°、25°、35°,共計(jì)4次修型,來(lái)分析葉片尾緣形狀對(duì)模型泵尾跡流動(dòng)及壓力脈動(dòng)的影響。結(jié)果表明:葉片尾緣修薄可以削弱整泵在大流量下的壓力脈動(dòng),葉片尾緣斜切的三個(gè)方案均可從關(guān)死點(diǎn)到1.6Q_d范圍內(nèi)減弱整泵的壓力脈動(dòng)水平,而斜切25°方案最優(yōu),說(shuō)明葉片尾緣斜切可以有效的降低尾跡渦強(qiáng)度。
【圖文】：

PIV實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)

葉輪與蝸殼的木模圖
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TH311

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2691001