本文關鍵詞：基于流固耦合的軸系冷卻泵流體激振特性研究

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【摘要】：軸系冷卻泵是一種利用自身輸送介質對軸系進行冷卻的離心泵,擁有完全無泄漏的特點,通常用于環(huán)保裝備領域,由于其特殊的結構特點,其振動噪聲要求和環(huán)境要求也相對較高。本文以一臺軸系冷卻泵為模型,以流固耦合為主要手段,結合理論計算、數值模擬和試驗研究,分析了雙向流固耦合作用下流體域產生的壓力脈動特性及固體域形變、加速度特點,預測了軸系冷卻泵在使用過程中的流體激振特點。本文首先介紹了數值模擬過程中運用到的計算方法、湍流模型和控制方程,根據水力模型圖樣,對流體域和固體域分別進行三維造型和網格劃分,并運用雙向流固耦合方式對計算模型進行雙向耦合計算。對比了有無雙向耦合作用下的結果,分析了耦合過程中葉輪出口壓力脈動特性,以及流固耦合過程中固體域產生的固體形變及振動加速度。結果表明：(1)數值仿真結果符合泵外特性要求,轉子前六階固有頻率滿足工況要求,模型較為可靠；(2)葉輪出口處壓力脈動在時域上一個周期內出現6個波峰,規(guī)律符合葉輪轉動規(guī)律；頻域上以低于1000Hz的低頻脈動為主；(3)泵體最大形變出現在進口段腔體靠近端蓋處,葉輪最大形變出現在葉輪出口前后蓋板中間處,形變量在10-6m量級,形變較小；(4)雙向流固耦合作用下葉輪出口處壓力脈動規(guī)律與無雙向耦合作用相近,但由于流道發(fā)生變形導致幅值上有所差異；(5)雙向流固耦合作用下,泵體進出口管附近形變梯度比靜壓載荷作用下明顯,且形變量大于靜壓力載荷作用下的形變量；(6)泵體與葉輪的振動以Z軸方向加速度為主,但流固耦合作用對泵體靠近封蓋處Y軸加速度影響較大。
【關鍵詞】：軸系冷卻泵 流固耦合 流體激振 數值模擬
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH38
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 緒論15-24
• 1.1 研究目的與意義15-17
• 1.2 流固耦合研究現狀及發(fā)展趨勢17-22
• 1.2.1 國外研究現狀17-18
• 1.2.2 國內研究現狀18-22
• 1.3 本文的研究內容22-24
• 第二章 流固耦合及流場數值理論24-35
• 2.1 流固耦合概論24-28
• 2.1.1 流固耦合基本理論24-27
• 2.1.2 流固耦合控制方程27-28
• 2.2 流場數值計算理論28-33
• 2.2.1 流場數值計算概論28
• 2.2.2 常用數值方法28-30
• 2.2.3 湍流模擬方法30-33
• 2.2.4 流體控制方程33
• 2.3 本章小結33-35
• 第三章 軸系冷卻泵三維造型及網格劃分35-44
• 3.1 軸系冷卻泵主要參數35-36
• 3.1.1 葉輪主要參數35-36
• 3.1.2 壓水室主要參數36
• 3.2 軸系冷卻泵三維造型36-40
• 3.2.1 軸系冷卻泵流道三維造型37-38
• 3.2.2 軸系冷卻泵結構三維造型38-40
• 3.3 網格劃分40-42
• 3.3.1 網格生成方法40-41
• 3.3.2 軸系冷卻泵流體域網格劃分41-42
• 3.3.3 軸系冷卻泵固體域網格劃分42
• 3.4 本章小結42-44
• 第四章 軸系冷卻泵流場數值模擬及模態(tài)分析44-54
• 4.1 邊界條件、求解控制及收斂判據44
• 4.2 軸系冷卻泵內流場定常數值計算44-49
• 4.3 軸系冷卻泵內流場非定常數值計算49-50
• 4.4 軸系冷卻泵結構特性50-52
• 4.5 本章小結52-54
• 第五章 雙向流固耦合與非定常分析54-69
• 5.1 Workbench介紹54
• 5.2 雙向流固耦合設定54-56
• 5.3 雙向流固耦合與非定常計算結果對比與分析56-67
• 5.3.1 流域計算結果分析56-60
• 5.3.2 固體域計算結果分析60-67
• 5.4 本章小結67-69
• 第六章 總結展望69-71
• 6.1 本文總結69-70
• 6.2 工作展望70-71
• 參考文獻71-75
• 攻讀碩士學位期間的學術活動及成果情況75

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本文編號：702510