發(fā)布時間：2020-06-01 05:20

【摘要】：葉片-隔舌動靜干涉作用以及葉片出口尾跡流動所誘發(fā)的壓力脈動是導(dǎo)致離心泵振動噪聲的重要因素。在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(泵內(nèi)受迫湍流的渦動力學(xué)特征及其激勵機(jī)制NO51576090)資助下以一臺單級單吸離心泵為研究對象,基于PIV測量和壓力脈動實(shí)驗(yàn),探究離心泵內(nèi)尾跡與隔舌的干涉流動及壓力脈動特性;對葉片尾緣進(jìn)行修型,通過壓力脈動實(shí)驗(yàn)研究葉片尾緣形狀對泵動態(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PIV測量捕獲不同工況下葉片掃過隔舌過程的流場信息,數(shù)據(jù)處理后獲得時均絕對速度場、時均相對速度場、時均渦量場以及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靜干涉作用,尾跡渦由正負(fù)渦量組成,正渦量來自葉片壓力面,負(fù)渦量來自于葉片吸力面,且兩者以葉輪出口圓周為界對稱分布。當(dāng)尾跡掃過隔舌時,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,在1.0Q_d時尾跡渦渦量最小。POD模態(tài)能量及脈動速度場表明,脈動速度與平均速度相差2個數(shù)量級,脈動速度場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)出口布置壓力脈動測點(diǎn),采集了不同工況下各測點(diǎn)的壓力脈動信號,分析了離心泵內(nèi)尾跡流動對壓力脈動的影響及兩者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。結(jié)果表明:時域信號顯示壓力脈動基本呈周期變化特性,不同工況下壓力脈動幅值波動差異顯著。頻譜中壓力脈動能量主要集中在4倍葉頻以內(nèi),葉頻為主頻且幅值遠(yuǎn)大于其他頻率處。葉頻處壓力脈動幅值以及壓力脈動RMS值在蝸殼周向均呈波形變化,且波動范圍隨流量增大呈先減小再增大趨勢,在1.0Q_d時波動范圍最小。隨流量增大整泵的壓力脈動能量呈先減小再增大的趨勢,在1.0Q_d時整泵的壓力脈動最弱,說明偏工況運(yùn)行會明顯增強(qiáng)壓力脈動,且偏離設(shè)計(jì)工況越大,壓力脈動越強(qiáng)。壓力脈動隨流量的變化規(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)度與壓力脈動強(qiáng)度密切相關(guān);而壓力脈動在蝸殼周向上的波動性,也說明了尾跡渦在蝸殼周向上為非軸對稱分布且渦量大小在各處均不相同。3、通過對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,來分析葉片尾緣形狀對模型泵尾跡流動及壓力脈動的影響。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,葉片尾緣斜切的三個方案均可從關(guān)死點(diǎn)到1.6Q_d范圍內(nèi)減弱整泵的壓力脈動水平,而斜切25°方案最優(yōu),說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

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

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 姚志峰;陸力;高忠信;鄧杰;王福軍;;不同葉輪形式離心泵壓力脈動和空化特性試驗(yàn)研究[J];水利學(xué)報(bào);2015年12期

2 劉厚林;呂云;王勇;黃浩欽;董亮;;不等間距葉片對離心泵性能及壓力脈動影響分析[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2015年23期

3 戴菡葳;劉厚林;丁劍;談明高;王勇;;離心泵葉輪出口寬度對泵腔內(nèi)壓力脈動分布的影響[J];排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年01期

4 黃先北;劉竹青;;無導(dǎo)葉離心泵蝸殼內(nèi)低頻壓力脈動分析[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2014年10期

5 郎大鵬;楊愛玲;徐洋;戴韌;;葉片出口角對離心泵流動誘導(dǎo)噪聲的影響研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2014年01期

6 施衛(wèi)東;徐焰棟;李偉;張華;胡瑩海;;蝸殼隔舌安放角對離心泵內(nèi)部非定常流場的影響[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2013年S1期

7 代翠;董亮;劉厚林;孔繁余;王凱;;離心泵葉輪全流道非定常數(shù)值計(jì)算及粒子圖像測速試驗(yàn)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2013年02期

8 司喬瑞;袁壽其;袁建平;李彤;;葉片與隔舌干涉對離心泵性能和壓力脈動影響的數(shù)值研究[J];流體機(jī)械;2012年08期

9 謝龍;靳思宇;王玉璋;于建國;;閥體后90°圓形彎管內(nèi)部流場PIV測量及POD分析[J];實(shí)驗(yàn)流體力學(xué);2012年03期

10 劉厚林;楊東升;談明高;王凱;莊宿國;杜輝;;雙葉片離心泵內(nèi)失速現(xiàn)象的三維PIV分析[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2012年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 張寧;離心泵內(nèi)部非穩(wěn)態(tài)流動激勵特性研究[D];江蘇大學(xué);2016年

2 任蕓;離心泵內(nèi)不穩(wěn)定流動的試驗(yàn)及數(shù)值模型研究[D];江蘇大學(xué);2013年

3 袁建平;離心泵多設(shè)計(jì)方案下內(nèi)流PIV測試及其非定常全流場數(shù)值模擬[D];江蘇大學(xué);2008年

4 趙斌娟;雙流道泵內(nèi)非定常三維湍流數(shù)值模擬及PIV測試[D];江蘇大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 郭榮;基于本征正交分解法的離心泵葉輪反問題方法研究[D];蘭州理工大學(xué);2016年

，

本文編號：2691001