離心泵內部工質的流動狀態(tài)及壓力脈動會直接影響其運行的可靠性、安全性以及水力性能,通過研究泵內壓力脈動以及流場的流動特性,深度揭示工質的流動規(guī)律,可為離心泵的設計、改進以及減振降噪提供指導,具有極其重要的工程意義。由于離心泵結構及內部工質流動的復雜性,目前對其內部流動規(guī)律的認識仍然存在較大的局限性,為進一步揭示離心泵內部流動規(guī)律,需展開流場及壓力脈動的精細化研究。本課題以一臺透明單級蝸殼式離心泵為研究對象,主要開展了以下研究工作:(1)針對傳統(tǒng)離心泵內部流場測量的不足,本課題采用大功率連續(xù)激光器搭配高速攝像機,同時合理布置壓力脈動測點,設計構建了可視化的流場-壓力脈動實驗測量系統(tǒng)及光路系統(tǒng),實現了離心泵內部流場信息精細化程度毫米級及不確定度2%以內測量要求,極大提高了流場信息捕獲的時間分辨率與準確性;(2)基于時間序列的PIV流場測量技術,開展了離心泵內部流場在時間序列上的精細化測量,極大降低了流場信息在時間序列上的丟失,提高了流場測量的精細化程度。在此基礎上,對離心泵內部流場特性(流場分布、湍流強度、雷諾應力以及流場結構的演變過程)展開了深入研究,渦徑分析法研究表明,流場內渦旋結構尺寸與流量大小成負相關;(3)通過對高轉速工況下離心泵內部流場特性的數值模擬研究,彌補了實驗測量在硬件條件上的不足。同時開展定常與非定常流場的數值仿真,對離心泵內部流場分布、流場結構演變、動靜干涉進行了深入研究,揭示了泵內流場特性以及流動結構的演變規(guī)律。研究表明,葉輪流道內部渦旋結構的產生-脫落具有周期性,且隨著流量降低,周期性會變長;(4)采用微型高頻壓力脈動傳感器對離心泵內部流場的周向及軸向壓力脈動進行了實驗測量,深入研究了離心泵內壓力脈動的頻譜組成。研究表明葉頻為周向壓力脈動主頻且主要貢獻來自葉輪出口處紊亂流動產生的非均勻流場結構。初步分析流場與脈動之間的聯系,研究表明離心泵壓力脈動與內部流場分布特性密切相關,流動工質的湍流強度、流場結構的產生及發(fā)展為流致噪聲的主要來源。
【學位單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TL353.12;TN249
【部分圖文】：

第 2 章 實驗系統(tǒng)及實驗方法鑒于離心泵內部結構的復雜性以及理論研究工作上的不足，為深入研究離心泵內部流場的流動特性及壓力脈動特性，進一步揭示離心泵內部流動規(guī)律，本課題基于激光診斷技術，設計并搭建了可視化的離心泵流場-壓力脈動同步測量實驗系統(tǒng)，以滿足同步獲取離心泵內部連續(xù)瞬態(tài)流場信息以及高頻脈動壓力數據的需求。本章詳細描述可視化實驗系統(tǒng)的設計及構建、壓力測點的選擇布置、實驗方法、示蹤 PIV 粒子選擇以及注意事項，為后續(xù)的研究奠定前期的理論及實驗基礎。2.1 實驗系統(tǒng)2.1.1 循環(huán)回路

雙路壓力記錄儀 壓力變送器圖 2.2 流場-壓力脈動同步測量實驗回路及儀器儀表驗本體及壓力測點布置激光診斷技術下的離心泵內部流場測量實驗關鍵在于透明離心泵可視化的實驗需求，實驗離心泵采用聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA體澆鑄而成，具有透光性好（透光度 96%）、韌性、強度適中等特足激光診斷技術的可視化要求。可視化實驗本體見圖 2.3 所示。

雙路壓力記錄儀 壓力變送器圖 2.2 流場-壓力脈動同步測量實驗回路及儀器儀表驗本體及壓力測點布置激光診斷技術下的離心泵內部流場測量實驗關鍵在于透明離證可視化的實驗需求，實驗離心泵采用聚甲基丙烯酸甲脂（PM整體澆鑄而成，具有透光性好（透光度 96%）、韌性、強度適中足激光診斷技術的可視化要求�？梢暬瘜嶒灡倔w見圖 2.3 所示

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本文編號：2819039