本文關(guān)鍵詞：多級泵平衡盤動態(tài)平衡過程數(shù)值研究

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【摘要】：多級離心泵是一種應(yīng)用面廣、使用量大的水泵產(chǎn)品,目前,軸向力不平衡是造成多級離心泵損壞的一個重要原因。平衡盤結(jié)構(gòu)簡單、自動平衡性能好,故多級泵多用平衡盤來平衡其軸向力,然而,平衡盤裝置的性能優(yōu)劣取決于其結(jié)構(gòu)參數(shù)。鑒于此,本文結(jié)合多級泵平衡盤-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運動方程,在理論研究基礎(chǔ)上,使用MATLAB軟件對某多級泵平衡盤-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動態(tài)平衡規(guī)律做了計算機仿真,分析了平衡盤不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動態(tài)平衡規(guī)律的影響。根據(jù)仿真結(jié)果可知,平衡盤動態(tài)平衡過程中的平衡值由其結(jié)構(gòu)參數(shù)決定:內(nèi)端面面積、軸向間隙長度、徑向間隙中任意量增大,平衡值增大;徑向間隙長度增大,平衡值減小。平衡盤動態(tài)平衡過程中的過沖量由軸向間隙初值與其固有的平衡值間的差值決定:兩者間差值越小,過沖量越小。然而平衡盤間隙內(nèi)部真實流動的研究是合理設(shè)計平衡盤的基礎(chǔ),目前對平衡盤間隙內(nèi)的流動大多集中在層流假設(shè)條件下的理論研究,對其內(nèi)部流動的數(shù)值研究較少,為了更深入地認(rèn)識兩間隙內(nèi)的流動狀態(tài)以及證明層流假設(shè)理論的可行性,本文在理論研究基礎(chǔ)上,將FLUENT軟件中的動網(wǎng)格技術(shù)成功運用于DG155-67×5型多級離心泵平衡盤動態(tài)平衡過程的數(shù)值模擬中,并得到如下結(jié)論:(1)平衡盤徑向間隙內(nèi)最大雷諾數(shù)為1000,軸向間隙內(nèi)最大雷諾數(shù)為1700,絕大多數(shù)小于臨界雷諾數(shù),可認(rèn)為兩間隙內(nèi)流動為層流。(2)在泵啟動階段,間隙內(nèi)流動受垂直于間隙方向的速度脈動影響較大,在泵運轉(zhuǎn)0.0052s后,流動逐漸穩(wěn)定,垂直于間隙方向的速度脈動對間隙內(nèi)流動影響很小,可以忽略不計。因此,可以認(rèn)為兩間隙內(nèi)流動為層流。(3)泵剛啟動時,末級葉輪出口壓力低于后腔壓力,故間隙中出現(xiàn)倒流現(xiàn)象;當(dāng)泵運轉(zhuǎn)一段時間后,末級葉輪出口壓力增大,間隙中不再出現(xiàn)倒流;在泵運轉(zhuǎn)0.0052s后,末級葉輪出口壓力達到了設(shè)計值,流動受平衡盤的動態(tài)擾動影響很小,可認(rèn)為兩間隙內(nèi)流動為層流。(4)本文在假設(shè)基礎(chǔ)上將動網(wǎng)格技術(shù)成功運用于平衡盤的動態(tài)平衡過程中,從而驗證了平衡盤兩間隙內(nèi)層流假設(shè)理論的可行性。本文的研究不但可以為平衡盤的合理設(shè)計了提供簡潔有效的方法,并為平衡盤頻繁出現(xiàn)的研磨及泄漏量大等問題提供具體的理論分析方法。從而解決多級離心泵在工作過程中運行不穩(wěn)定、壽命短等問題。
【關(guān)鍵詞】：多級離心泵 計算機仿真 平衡盤 動態(tài)平衡 動網(wǎng)格
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 間隙流動的研究11-14
• 1.2.2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動態(tài)平衡研究現(xiàn)狀14
• 1.2.3 動網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用14-15
• 1.3 本課題的主要研究內(nèi)容15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第二章 平衡盤結(jié)構(gòu)參數(shù)對多級泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動態(tài)平衡規(guī)律的影響16-26
• 2.1 平衡盤結(jié)構(gòu)特點及工作原理16-17
• 2.2 平衡盤間隙內(nèi)流動的假設(shè)條件17
• 2.3 平衡盤-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運動規(guī)律17-20
• 2.3.1 平衡盤徑向間隙流動分析17
• 2.3.2 平衡盤軸向間隙流動分析17-20
• 2.4 數(shù)值仿真平衡盤-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運動規(guī)律20
• 2.4.1 多級離心泵平衡盤基本參數(shù)20
• 2.4.2 邊界條件及求解20
• 2.5 結(jié)果分析20-25
• 2.5.1 改變平衡盤軸向間隙初始值20-21
• 2.5.2 改變平衡盤內(nèi)、外徑21
• 2.5.3 改變平衡盤內(nèi)端面尺寸21-23
• 2.5.4 改變平衡盤徑向間隙長度23
• 2.5.5 改變平衡盤徑向間隙23-24
• 2.5.6 改變多級泵葉輪級數(shù)24-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第三章 多級泵平衡盤動態(tài)平衡數(shù)值模擬理論26-34
• 3.1 計算流體動力學(xué)概述26
• 3.2 流體力學(xué)控制方程26-27
• 3.3 湍流模型27-29
• 3.4 方程的離散29-30
• 3.5 壓力-速度耦合方法30
• 3.6 動網(wǎng)格技術(shù)30-33
• 3.6.1 動網(wǎng)格計算的控制方程31
• 3.6.2 邊界運動或變形的指定31-32
• 3.6.3 動網(wǎng)格更新方法32
• 3.6.4 用戶自定義函數(shù)與程序編寫32-33
• 3.7 本章小結(jié)33-34
• 第4章 多級泵平衡盤動態(tài)平衡數(shù)值模擬研究34-41
• 4.1 研究模型各結(jié)構(gòu)參數(shù)34
• 4.2 理論計算34-35
• 4.3 多級離心泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動態(tài)平衡規(guī)律35-37
• 4.4 模型的建立37
• 4.5 網(wǎng)格的生成37-38
• 4.6 模型檢驗38
• 4.7 動態(tài)模擬設(shè)置38-40
• 4.8 本章小結(jié)40-41
• 第5章 數(shù)值模擬結(jié)果分析41-64
• 5.1 動態(tài)模擬的外特性檢驗41
• 5.2 平衡盤兩間隙內(nèi)流態(tài)判別41-59
• 5.2.1 平衡盤兩間隙內(nèi)的雷諾數(shù)42-43
• 5.2.2 平衡盤兩間隙內(nèi)速度矢量分析43-59
• 5.3 壓力分析59-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論與展望64-66
• 一、結(jié)論64
• 二、存在的問題64-65
• 三、展望65-66
• 參考文獻66-70
• 致謝70-71
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄71

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：540305