【摘要】：節(jié)段式多級(jí)泵具有高揚(yáng)程、級(jí)數(shù)可變的特點(diǎn),是工程應(yīng)用中不可缺少的流體輸送設(shè)備。但節(jié)段式多級(jí)泵由于葉輪串聯(lián)連接的原因,導(dǎo)致其在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的軸向力,而軸向力會(huì)使泵轉(zhuǎn)子部件在軸向上發(fā)生竄動(dòng),造成葉輪等部件的磨損,影響泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本論文主要采用數(shù)值模擬的研究方法,對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行和啟動(dòng)過(guò)程兩種不同運(yùn)行狀態(tài)下DG155-67×5型多級(jí)泵軸向力的變化特性進(jìn)行研究,在整個(gè)研究過(guò)程中,平衡盤軸向間隙b_2保持不變。并在軸向力研究的基礎(chǔ)上,對(duì)平衡盤的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)做了討論。主要的研究工作以及得到的結(jié)論如下:1.首先對(duì)該節(jié)段式多級(jí)泵進(jìn)行全流場(chǎng)數(shù)值模擬,得到其外特性曲線,然后和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明模擬值與試驗(yàn)值兩者相差不大,說(shuō)明運(yùn)用該數(shù)值模擬計(jì)算方法能夠?qū)Ρ疚暮罄m(xù)研究進(jìn)行可靠的計(jì)算。2.對(duì)不同流量工況下的節(jié)段式多級(jí)泵模型進(jìn)行定常數(shù)值模擬,通過(guò)分析計(jì)算結(jié)果可知,隨著流量的增大,軸向力呈線性減小趨勢(shì)。對(duì)平衡盤內(nèi)部的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)徑向間隙和軸向間隙中的壓力按直線規(guī)律下降,平衡腔內(nèi)的壓力基本保持不變,在兩間隙的進(jìn)口處均會(huì)發(fā)生壓力驟降。通過(guò)對(duì)平衡盤產(chǎn)生的平衡力與泵所受總軸向力的比較,發(fā)現(xiàn)平衡力大于總軸向力,此時(shí)殘余軸向力為負(fù)值,然后結(jié)合平衡盤往復(fù)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,表明在此軸向間隙下,平衡盤有可能做加速運(yùn)動(dòng)也有可能做減速運(yùn)動(dòng)。3.在設(shè)計(jì)工況下,對(duì)該節(jié)段式多級(jí)泵模型進(jìn)行非定常數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)軸向力隨運(yùn)行時(shí)間呈周期性變化,并且在一個(gè)穩(wěn)定的變化周期內(nèi),葉輪前蓋板產(chǎn)生的軸向力會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)波峰值,葉輪后蓋板產(chǎn)生的軸向力會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)波谷值。4.選用直線啟動(dòng)和指數(shù)啟動(dòng)兩種方式對(duì)節(jié)段式多級(jí)泵進(jìn)行瞬態(tài)數(shù)值模擬,運(yùn)用UDF對(duì)葉輪轉(zhuǎn)速和泵進(jìn)口條件進(jìn)行編譯,通過(guò)模擬計(jì)算得到該多級(jí)泵的外特性曲線,發(fā)現(xiàn)流量和揚(yáng)程的變化趨勢(shì)受轉(zhuǎn)速的增長(zhǎng)方式影響較大,并與相似理論得到的變化規(guī)律一致。對(duì)兩種啟動(dòng)方式下泵所受的軸向力和平衡盤產(chǎn)生的平衡力大小進(jìn)行對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中,直線啟動(dòng)方式所產(chǎn)生的軸向力較小,但兩種啟動(dòng)方式下的軸向力都大于平衡力,說(shuō)明在啟動(dòng)過(guò)程中平衡盤會(huì)有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH38
【圖文】：

節(jié)段式多級(jí)泵軸向力的變化特性研究式，并提出了平衡盤剛度的概念，發(fā)現(xiàn)剛度比靈敏度引起的平衡力的變化。李偉等[36]以 CFD 計(jì)算為基礎(chǔ)得到間隙值的大小對(duì)離心泵整個(gè)平衡裝置的靈敏度和方法對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。賈大偉等[37]以一臺(tái) BJL5C 型消同軸向、徑向間隙的長(zhǎng)度與寬度對(duì)離心泵壽命、靈敏現(xiàn)當(dāng)間隙寬度較小時(shí)，平衡裝置中的泄漏量減小、靈敏等[38]運(yùn)用 Matlab 軟件通過(guò)改變平衡盤結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)量和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定時(shí)間之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，如圖 1.2合理選擇及平衡盤易磨損等問(wèn)題的解決提供了理論

將式（2.26）中的對(duì)流項(xiàng)和擴(kuò)散項(xiàng)改寫(xiě)為div d dA V A U n U div grad d grad dA V A n 式（2.26）變?yōu)?d + d = grad d + dA AV A A S Vt n U n （2.30）中，第一項(xiàng)是在控制體內(nèi) 總的變化率，第二項(xiàng)代表控制體中的凈減少量，式子等號(hào)右邊的第一項(xiàng)代表控制體中 因擴(kuò)散而引起的凈后一項(xiàng)是控制體內(nèi)源項(xiàng)引起的 的增加率。離散方程限體積法的主要特點(diǎn)就體現(xiàn)在用有限的離散點(diǎn)來(lái)代替原來(lái)的連續(xù)空間題所用的計(jì)算區(qū)域劃分成許多不相互重疊的子區(qū)域，進(jìn)而確定每個(gè)子區(qū)置和該節(jié)點(diǎn)所占的控制體體積的大小。

圖 3.3 平衡盤求解區(qū)域網(wǎng)格本文研究對(duì)象 DG155-67 5 型節(jié)段式多級(jí)泵三維求解區(qū)域網(wǎng)格如圖 3.4 所示。圖 3.4 節(jié)段式多級(jí)泵求解區(qū)域網(wǎng)格3.3.2 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析由于網(wǎng)格數(shù)量對(duì)數(shù)值模擬的計(jì)算結(jié)果有一定的影響，因此，以設(shè)計(jì)工況下的

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本文編號(hào)：2800644