高速離心泵結(jié)構(gòu)緊湊、造價(jià)低,在化工、航天等工程領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。是火箭燃料供給、核潛艇供排水以及核電站冷凝供水等航天和軍工領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備,以及工農(nóng)業(yè)供水等的主要設(shè)備。目前,高速離心泵正朝著大功率、高轉(zhuǎn)速的方向發(fā)展,在運(yùn)行的過程中有時(shí)要跨越一、二階,甚至是三階或更高的臨界轉(zhuǎn)速,尤其是多級(jí)泵的轉(zhuǎn)子在這方面更為明顯,運(yùn)行穩(wěn)定性受臨界轉(zhuǎn)速的影響與制約更加突出。為了保證多級(jí)離心泵轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)運(yùn)行,避免在接近其臨界轉(zhuǎn)速時(shí)產(chǎn)生共振而影響泵運(yùn)行的穩(wěn)定性和壽命,設(shè)計(jì)時(shí)必須要準(zhǔn)確地計(jì)算出其在工作狀態(tài)下的臨界轉(zhuǎn)速,即“濕”態(tài)下的臨界轉(zhuǎn)速。因此,通過離心泵內(nèi)部流場分析和轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性分析,探尋其產(chǎn)生振動(dòng)的原因,特別是在流固耦合作用下轉(zhuǎn)子的動(dòng)力特性,準(zhǔn)確地分析與計(jì)算出轉(zhuǎn)子在各種情況下的臨界轉(zhuǎn)速,為準(zhǔn)確預(yù)估轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速提供可靠依據(jù),(能有效抑制或者減輕振動(dòng)與噪聲的產(chǎn)生)；這樣,不僅對(duì)提高泵工作的可靠性,避免故障的發(fā)生、延長設(shè)備壽命,而且對(duì)工作環(huán)境的改善、經(jīng)濟(jì)效益的提高都具有十分重要的意義。 本文以一臺(tái)3×8.3/4—10stg HSB型高速多級(jí)離心泵為研究對(duì)象,采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型,利用Fluent程序...

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 本課題研究意義
    1.3 轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性研究現(xiàn)狀
    1.4 轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算方法概述
    1.5 本課題研究目標(biāo)及主要工作
第2章 離心泵流動(dòng)研究及應(yīng)力計(jì)算方法的發(fā)展
    2.1 當(dāng)前離心泵內(nèi)部流動(dòng)CFD分析的方法
        2.1.1 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的控制方程
        2.1.2 基本方程的解法
        2.1.3 常用湍流的模擬計(jì)算方法
        2.1.4 離心泵三維湍流模型
    2.2 離心泵中非定常流動(dòng)研究
        2.2.1 流體非定常流動(dòng)中的數(shù)值研究方法
        2.2.2 流體非定常流動(dòng)中的試驗(yàn)測量研究
    2.3 離心泵中的應(yīng)力計(jì)算
        2.3.1 流體機(jī)械中流固耦合計(jì)算方法的發(fā)展
        2.3.2 流固耦合的一般計(jì)算方法
    2.4 本章小結(jié)
第3章 高速多級(jí)離心泵內(nèi)全流道三維定常數(shù)值計(jì)算
    3.1 流動(dòng)的基本方程
        3.1.1 基本方程
        3.1.2 湍流模型
        3.1.3 模型常數(shù)的確定
    3.2 控制方程的離散及計(jì)算方法的選擇
        3.2.1 控制方程的離散與數(shù)值計(jì)算程序
        3.2.2 控制方程的離散格式
    3.3 代數(shù)離散方程的求解
        3.3.1 代數(shù)離散方程求解步驟
        3.3.2 不可壓縮流體粘性流動(dòng)計(jì)算的速度—壓力修正算法
    3.4 邊界條件
        3.4.1. 進(jìn)口邊界條件
        3.4.2. 出口邊界條件
        3.4.3. 固壁邊界條件
        3.4.4. 動(dòng)靜耦合交界面處理
        3.4.5. 收斂精度的選擇
    3.5 數(shù)值計(jì)算的網(wǎng)格技術(shù)
    3.6 計(jì)算結(jié)果及分析
        3.6.1 壓力場分布
        3.6.2 速度場分布
        3.6.3 湍動(dòng)能k的分布
        3.6.4 原因分析
    3.7 本章小節(jié)
第4章 基于有限元法的高速多級(jí)離心泵轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析
    4.1 轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)簡化模型的建立
        4.1.1 建立動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)遵循的原則
        4.1.2 建立轉(zhuǎn)子簡化模型的方法
        4.1.3 轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)的簡化模型
        4.1.4 轉(zhuǎn)子振動(dòng)模態(tài)的有限元法分析方法
    4.2 單元的運(yùn)動(dòng)方程
        4.2.1 剛性圓盤單元運(yùn)動(dòng)方程
        4.2.2 彈性軸段單元運(yùn)動(dòng)方程
        4.2.3 軸承單元運(yùn)動(dòng)方程
    4.3 轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)的整體運(yùn)動(dòng)方程
    4.4 本章小結(jié)
第5章 高速多級(jí)離心泵轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算與分析
    5.1 計(jì)算模型的建立
        5.1.1 多級(jí)高速離心泵轉(zhuǎn)子有限元求解的基本假設(shè)
        5.1.2 計(jì)算軟件及計(jì)算模型的選擇
        5.1.3 計(jì)算原始數(shù)據(jù)
        5.1.4 兩種模型的計(jì)算結(jié)果的對(duì)比分析
    5.2 臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算及其計(jì)算結(jié)果的分析
        5.2.1 臨界轉(zhuǎn)速
        5.2.2 振型
    5.3 彈支剛度對(duì)多級(jí)離心泵轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性的影響分析
        5.3.1 軸承動(dòng)力特性系數(shù)的計(jì)算
        5.3.2 支承剛度對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的影響
        5.3.3 支承剛度對(duì)振型的影響
    5.4 陀螺力矩對(duì)多級(jí)離心泵轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性的影響
        5.4.1 考慮陀螺力矩的數(shù)學(xué)模型
        5.4.2 考慮陀螺力矩后轉(zhuǎn)子的固有頻率及振型
    5.5 本章小結(jié)
第6章 轉(zhuǎn)子部件在工作狀態(tài)下的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算與分析
    6.1 流固耦合有限元數(shù)學(xué)模型的建立
        6.1.1 流體對(duì)結(jié)構(gòu)的作用力
        6.1.2 考慮流體作用的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)有限元模型
        6.1.3 系統(tǒng)整體運(yùn)動(dòng)方程
    6.2 流體軟化作用對(duì)轉(zhuǎn)子特性的影響
        6.2.1 流體軟化作用對(duì)轉(zhuǎn)子固有頻率的影響
        6.2.2 流體軟化作用對(duì)轉(zhuǎn)子振型的影響
    6.3 葉輪口環(huán)支承對(duì)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的影響
        6.3.1 密封動(dòng)力特性系數(shù)的計(jì)算
        6.3.2 密封動(dòng)力特性系數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子固有頻率的影響
        6.3.3 密封動(dòng)力特性系數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子振型的影響
    6.4 軸向應(yīng)力對(duì)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的影響
        6.4.1 軸向力對(duì)轉(zhuǎn)子對(duì)固有頻率的影響
        6.4.2 軸向力對(duì)轉(zhuǎn)子對(duì)振型的影響
    6.5 本章小結(jié)
第7章 高速多級(jí)離心泵現(xiàn)場測試
    7.1 測試原理
    7.2 測試系統(tǒng)
    7.3 傳感器的選擇及安裝位置
        7.3.1 軸的徑向振動(dòng)測量
        7.3.2 軸向位移測量
    7.4 測試參數(shù)的選擇
    7.5 測試結(jié)果及分析
    7.6 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A (攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄)



本文編號(hào)：4027877