单叶片潜水排污泵径向力特性的研究

发布时间：2020-03-21 06:51

【摘要】：单叶片潜水排污泵通过颗粒直径大、抗堵塞和抗缠绕能力强,被广泛应用于市政工程、污水处理厂、排污泵站等场合,但叶轮叶片的非轴对称布置,导致径向力过大、轴承受力不均匀,维护周期短、成本高,极大的限制了行业的发展。因此,本文针对单叶片潜水排污泵转子系统径向力过大问题进行深入研究,具体研究内容和取得的成果如下:1.确定设计参数,对单叶片叶轮和配套蜗壳进行水力设计,基于正交试验的方法选择3组变量,共设计了9组试验方案,优化后的叶轮数值预测水力效率达到59.8%。2.针对单叶片潜水排污泵的转子系统质量不平衡,采用参数化建模和虚拟样机仿真技术相结合的手段进行质量配平,经过对原始叶轮和配平后的叶轮进行动平衡试验,二者结果基本一致,表明该方法具有精度高、周期短、成本低等特点。3.基于全六面体结构化网格对单叶片潜水排污泵进行全流场定常计算,获得了单叶片潜水排污泵的外特性预测曲线及内流特征,成功捕获了单叶片叶轮内的二次流动及旋涡等现象,并发现在小流量工况下内部流动紊乱,而大流量工况时内部流场物理结构得到明显改善。4.根据水力设计结果,对样机进行结构设计及试验台改造,获得了样机的流量-扬程实测曲线,与数值计算对比分析,验证了数值计算的精度。5.基于上述模拟方法,对全流场进行非定常计算,分析了水泵内不同点的压力脉动规律。通过时域图分析发现,压力脉动呈明显的周期性,一个周期内出现波峰和波谷各一次,与叶轮叶片数正好对应;基于傅里叶变化,获得频域特征,发现在叶频下各点的脉动幅值最大。6.根据非定常数值计算的结果,对叶轮径向力进行追踪,发现叶轮水力径向力矢量图呈椭圆形,说明径向力在一个周期内不断变化。在0.8Q~1.2Q工况范围内,叶轮水力径向力随着流量的增加而增大。根据叶轮水力径向力矢量图分析,选取数值最大、最小和突变处三个特征点,发现同一个工况下其方向与叶轮相对位置基本不变。7.对设计工况下,叶轮旋转一个周期内的水力径向力进行数值平均。在水力径向力的反方向对叶轮进行配重,配重后的不平衡质量所产生的离心力约等于该平均值。对质量平衡的叶轮和配重后的叶轮进行静力学分析,同时加载二者各自的水力作用力及质量作用力,发现配重后的叶轮应力和形变都有所减小,轴承上的径向力也随之降低,说明通过叶轮不平衡质量及相位角的控制,可以抵消转子系统部分水力径向力。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH38

【参考文献】

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4 裴吉;袁寿其;袁建平;王文杰;;单叶片离心泵压力脉动强度多工况对比研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2013年12期

5 徐宇平;袁寿其;张金凤;周建佳;李彤;;ZJ-200-25型螺旋离心泵转子静力学分析[J];排灌机械工程学报;2012年03期

6 王阿华;;城镇污水处理厂提标改造的若干问题探讨[J];中国给水排水;2010年02期

7 杨凌波;曾思育;鞠宇平;何苗;陈吉宁;;我国城市污水处理厂能耗规律的统计分析与定量识别[J];给水排水;2008年10期

8 邹雪莲;陈红勋;;单流道泵叶轮水力径向力的数值计算[J];流体机械;2006年01期

9 陈松山;周正富;葛强;严登丰;王林锁;;长短叶片离心泵正交试验研究[J];扬州大学学报(自然科学版);2005年04期

10 陈红勋,马峥;单流道泵内部流动研究方法探讨[J];上海大学学报(自然科学版);2004年04期

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1 张华;单叶片螺旋离心式潜水排污泵的优化设计及试验研究[D];江苏大学;2014年

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本文编号：2592950