LNG作為一種新型的清潔能源,在世界范圍內(nèi)得到廣泛的運用,逐漸成為與石油和煤并駕齊驅的支柱能源之一,在LNG開采與運輸過程中,LNG低溫潛液泵作為最主要的動力設備,工作溫度為-162℃,在低溫作用下轉子部件將會發(fā)生收縮變形,導致泵卡死不能正常運行,所以對泵的轉子系統(tǒng)進行動力學特性研究具有十分重要的意義。本文以某一LNG低溫潛液泵為研發(fā)目標,優(yōu)化了LNG低溫潛液泵葉輪和導葉水力模型,重點研究了泵的轉子部件在不同流量和不同溫度下的應力分布與熱變形,并對轉子部件進行強度校核。同時,對泵的轉子部件進行干態(tài)無預應力、干態(tài)有預應力和LNG介質(zhì)中的模態(tài)分析,在模態(tài)分析的基礎上分析各階臨界轉速,預測了泵在運行時發(fā)生共振的可能性。最后,以模態(tài)分析為基礎進行諧響應分析,分析不平衡載荷對位移幅值和加速度幅值的影響,為LNG低溫潛液泵的安全可靠運行提供了設計依據(jù)和指導。本文的主要研究工作及取得的成果如下:（1）根據(jù)設計目標,設計了三種水力模型方案,基于CFD方法預測了泵的外特性及內(nèi)部流場,優(yōu)選了第一種水力方案,數(shù)值模擬結果表明,在LNG低溫潛液泵葉輪出口與導葉相結合處由于受到動靜干涉的作用,產(chǎn)生比較大的能量損... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

單向流固耦合流程圖

fs2.3 流固耦合計算方法ANSYS 主要采用的算法是分離解法，從數(shù)據(jù)的傳遞方向上看，可以把流固耦合分為兩大類：單向流固耦合分析（one-way coupling）和雙向流固耦合分析（two-way coupling）。從流固耦合的松緊程度來看，又可以把流固耦合分為緊耦合和弱耦合兩大類，即強耦合和弱耦合。對于單向流固耦合分析而言，流固耦合面上的數(shù)據(jù)傳遞是單向的，即把全流場的計算結果加載到結構場上，并把此作為結構場的邊界條件對其進行求解，然而并沒有相應的數(shù)據(jù)從結構場傳遞給流場。也就是說，單向流固耦合只考慮到流場對結構場的影響，從而忽略了結構場對流場的作用。正因為如此，單向流固耦合多運用于流場對結構場影響較大而結構場對流場的影響可以忽略不計的情況。圖 2-1 所示為單向流固耦合分析的流程圖。

這時就需要運用到動網(wǎng)格技術以達到良好的網(wǎng)格重鑄，從而確保計算能夠順利進行。圖 2-2 所示為雙向流固耦合分析的流程圖。所謂強耦合就是將流場和結構場通過單元矩陣直接耦合到控制方程中，并進行直接求解。而弱耦合就是分別對流場和結構場進行求解，通過將前一物理場的計算結果作為后一物理場的邊界條件來實現(xiàn)兩個場的耦合。由于強耦合過程是直接求解流場和結構場的控制方程，是在同一時間步長內(nèi)對流場和結構場的控制方程進行直接求解，不存在時間滯后的問題，在計算流體力學領域算是比較先進的理論方法。但是強耦合也有其比較明顯的缺陷，由于計算過程的繁雜，在整個計算過程中需要消耗大量的計算機資源，并且計算結果比較難收斂，所以強耦合計算方法在實際的工程應用上并沒有得到推廣，目前僅僅應用在電磁-結構、熱-結構等相對比較簡單的問題中。圖 2-3 所示即為強耦合分析的流程圖。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]反滲透海水淡化高壓泵轉子動力學特性分析及計算[D]. 胡倩瀾.江蘇大學 2017
[3]高壓渦輪氣冷葉片的熱流固耦合數(shù)值研究[D]. 王瑛琦.中國民航大學 2017
[4]懸臂式多級離心泵間隙流及其動力特性研究[D]. 吳家輝.江蘇大學 2017
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[6]懸臂式多級離心泵轉子動力學特性研究[D]. 馮琦.江蘇大學 2016
[7]高溫熔鹽泵設計及可靠性分析[D]. 郭豹.江蘇大學 2016
[8]基于流固耦合方法的發(fā)動機排氣歧管結構優(yōu)化[D]. 宋春暉.華中科技大學 2015
[9]雙向泵葉片應力與模態(tài)分析[D]. 齊立龍.揚州大學 2015
[10]核主泵葉輪干濕模態(tài)的實驗探究[D]. 孔銘.大連理工大學 2014



本文編號：2934952