本文關鍵詞：基于流固耦合方法的離心泵結構特性研究

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【摘要】：離心泵是國民經(jīng)濟部門中應用極為廣泛的一種通用水力機械，在農(nóng)田排灌、石油化工、城市給排水和船舶工業(yè)等領域都有著廣泛的應用。葉輪是離心泵的關鍵過流部件，其復雜的內(nèi)部流動與葉輪結構之間存在著相互作用，，這種相互作用對葉輪的結構特性影響顯著，容易造成葉輪的破壞。因而，離心泵的流體動力和結構力學性能對其運行安全性和可靠性起著至關重要的影響。針對離心泵運行的安全性和可靠性問題，采用流固耦合方法，對離心泵進行結構特性研究，對于改善離心泵的運行特性，保證運行的可靠性以及離心泵的進一步優(yōu)化設計具有重要的理論意義和實用價值。 本文通過離心泵內(nèi)流場數(shù)值模擬和葉輪結構特性分析，研究葉輪內(nèi)流場與結構之間的流固耦合作用，探索葉輪在流固耦合作用下的結構力學特性。論文的主要研究內(nèi)容和特色如下： （1）采用高級三維建模軟件UG對離心泵全流道和葉輪實體進行了三維造型；利用GAMBIT軟件完成離心泵全流道流體網(wǎng)格，采用ANSYS的網(wǎng)格劃分平臺完成葉輪的結構網(wǎng)格。 （2）基于FLUENT軟件，采用標準k湍流模型對離心泵全流道在設計流量工況和非設計流量工況下進行了三維定常湍流數(shù)值模擬，獲得了各工況下離心泵全流場的速度、壓力分布情況，探索了離心泵內(nèi)部的流動規(guī)律，分析研究了流量對離心泵內(nèi)流場的影響，為后續(xù)的葉輪結構特性研究奠定了基礎。 （3）基于ANSYS Workbench平臺，采用流固耦合方法，對離心泵葉輪進行了結構靜力分析。在設計工況下，討論了不同載荷對葉輪應力及變形的影響；針對不同流量工況，研究了葉輪的應力及變形隨流量的變化情況。計算結果對離心泵運行的安全性和可靠性具有指導意義。 （4）針對離心泵運行中的振動現(xiàn)象，基于ANSYS Workbench平臺對離心泵葉輪進行了模態(tài)分析。對比分析了葉輪在空氣中和水介質(zhì)中的固有振動特性，獲得了葉輪的固有頻率和振型，為后續(xù)的動力學分析提供了重要的模態(tài)參數(shù)，為葉輪的優(yōu)化設計提供了理論依據(jù)。
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH311

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本文編號：1247422