為研究輔助給水泵葉輪裂紋故障特性,基于計算流體動力學(xué)（CFD）探究不同葉輪裂紋長度下輔助給水泵泵殼測點(diǎn)的壓力脈動響應(yīng)規(guī)律,并結(jié)合輔助給水泵在有無葉輪裂紋時泵殼測點(diǎn)的振動監(jiān)測數(shù)據(jù)對CFD結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。研究表明泵殼測點(diǎn)的壓力脈動響應(yīng)能較好地反映輔助給水泵葉輪裂紋故障特性;輔助給水泵葉輪存在裂紋時,泵殼測點(diǎn)的振動頻譜中葉片通過頻率附近會出現(xiàn)明顯的寬度為轉(zhuǎn)頻的邊頻帶。 

【文章來源】：核動力工程. 2020,41(02)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

葉輪裂紋流場

圖1輔助給水泵二級流道模型Fig.1ModelofPumpSecondaryFlow表1模擬葉輪裂紋尺寸Table1CrackSizeofSimulatedImpeller參數(shù)名無裂紋裂紋I裂紋II裂紋III裂紋寬度/mm0111裂紋長度/mm0153045建立如圖2所示的葉輪裂紋流常1.2網(wǎng)格劃分使用ICEM軟件對輔助給水泵二級流道模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，選擇對曲面適應(yīng)性較好的四面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，設(shè)置葉輪內(nèi)部流道的網(wǎng)格劃分精度為2mm，壓水室流道網(wǎng)格劃分精度為5mm。進(jìn)行網(wǎng)格劃分后葉輪內(nèi)部流道的網(wǎng)格總數(shù)為524690，壓水室流道的網(wǎng)格總數(shù)為556483，模型網(wǎng)格劃分情況如圖3所示。圖2葉輪裂紋流場Fig.2FlowFieldofImpellerCrack圖3輔助給水泵二級流道網(wǎng)格Fig.3GridofPumpSecondaryFlow1.3控制方程輔助給水泵內(nèi)部流體流動為三維不可壓縮湍流流動，其運(yùn)動方程（Navier-Stokes方程）為：graduuuuuStx（1-1）gradvvpvuvSty（1-2）

存在明顯裂紋。為實(shí)現(xiàn)輔助給水泵葉輪裂紋故障的有效監(jiān)測，基于CFD方法對輔助給水泵內(nèi)部流場進(jìn)行建模，通過非穩(wěn)態(tài)求解計算不同葉輪裂紋長度下泵殼測點(diǎn)的壓力脈動響應(yīng)，分析葉輪裂紋故障特性，并結(jié)合振動在線監(jiān)測方法對有無裂紋狀態(tài)下輔助給水泵的振動監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，對葉輪裂紋故障特性進(jìn)行驗(yàn)證。1輔助給水泵CFD模擬1.1離心泵流道模型建立輔助給水泵結(jié)構(gòu)為二級導(dǎo)葉泵，在每級葉輪入口和出口處存在導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，由于裂紋產(chǎn)生位置為輔助給水泵的二級葉輪，故建立輔助給水泵二級葉輪流道以及壓水室的模型如圖1所示，為了滿足模擬計算要求，在葉輪入口和出口處建立相應(yīng)的直管延長段。為模擬不同裂紋長度對泵殼測點(diǎn)壓力脈動響應(yīng)特性的影響，根據(jù)表1中模擬葉輪裂紋尺寸，圖1輔助給水泵二級流道模型Fig.1ModelofPumpSecondaryFlow表1模擬葉輪裂紋尺寸Table1CrackSizeofSimulatedImpeller參數(shù)名無裂紋裂紋I裂紋II裂紋III裂紋寬度/mm0111裂紋長度/mm0153045建立如圖2所示的葉輪裂紋流常1.2網(wǎng)格劃分使用ICEM軟件對輔助給水泵二級流道模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，選擇對曲面適應(yīng)性較好的四面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，設(shè)置葉輪內(nèi)部流道的網(wǎng)格劃分精度為2mm，壓水室流道網(wǎng)格劃分精度為5mm。進(jìn)行網(wǎng)格劃分后葉輪內(nèi)部流道的網(wǎng)格總數(shù)為524690，壓水室流道的網(wǎng)格總數(shù)為556483，模型網(wǎng)格劃分情況如圖3所示。圖2葉輪裂紋流場Fig.2FlowFieldofImpellerCrack圖3輔助給水泵二級流道網(wǎng)格Fig.3GridofPumpSecondaryFlow1.3控制方程輔助給水泵內(nèi)部流體流動為三維不可壓縮湍流流動，其運(yùn)動方程（Navier-Stokes方程）為：graduuuuuStx（1-1）gradvvpvuvSty（

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]核電廠汽動輔助給水泵葉輪裂紋缺陷成因及改進(jìn)[J]. 劉星.  工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新. 2018(02)
[2]離心泵壓力脈動特性分析[J]. 朱榮生,蘇保穩(wěn),楊愛玲,付強(qiáng),王秀禮.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2010(11)
[3]離心泵壓力脈動對流動噪聲影響的試驗(yàn)研究[J]. 袁壽其,薛菲,袁建平,湯躍.  排灌機(jī)械. 2009(05)
[4]離心泵的壓力脈動研究進(jìn)展[J]. 劉陽,袁壽其,袁建平.  流體機(jī)械. 2008(09)
[5]高速泵內(nèi)三維非定常湍流激振計算[J]. 徐朝暉,吳玉林,陳乃祥,劉宇,張梁,吳玉珍.  清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2003(10)



本文編號：3573745