大型屏蔽电机泵轴向力分析
发布时间：2020-07-24 16:31
【摘要】：屏蔽电机泵零泄漏的密封特性决定了该种类型的泵符合国民经济的发展,对于有毒、有辐射等类型的工作介质存在很大优势。轴向力是屏蔽电机泵设计的重要考虑因素之一。精确的轴向力计算对屏蔽电机泵的使用安全以及使用寿命都有着重大的影响,所以对轴向力的研究有着重大意义以及应用价值。本文以屏蔽电机泵为研究对象,在基于全流场计算域的前提下进行流场仿真分析。数值模拟前进行了流体域创建、模型简化、网格划分等前处理,在数值模拟阶段考虑不同的耦合方式以及算法进行了数值模拟计算,获得了基于不同流固耦合方式的相关等效应力、位移变化、轴向力等结果;重点研究了动网格技术与滑移网格法(MRF),同时对边界条件进行反复调整贴近真实的物理环境,并根据实验结果验证数值模拟的准确性。单向流固耦合流场的计算,采用MRF法划分动静区域,将流场仿真计算的压力值作为结构模块计算的外载荷,而后进行结构部分的力学仿真计算。在双向流固耦合分析时采用动网格技术进行瞬态分析,根据每一个迭代步中边界条件的改变更新网格进一步靠近真实的物理环境。分析得到叶轮等效应力与位移变化皆与叶轮半径相关联,等效应力值大小随半径增大而减小,位移变化随半径增大而增加。等效应力的最大值为207Mpa位于叶片与前后盖板相连接处,位移变化最大值为0.05mm位于接近蜗壳出口处的叶轮出口处。该屏蔽电机泵的轴向力大小根据数值模拟与动量定理共同计算获得。比较数值模拟于实验结果,轴向力最大误差为5.1%,在允许误差范围内,能够为屏蔽电机泵的设计以及轴向力平衡提供参考依据。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH38
【图文】：
图 2.1 盖板力计算示意图Fig. 2.1 The Cover board force sketch部分离心泵来说盖板力可以通过经验公式进行估算，经验公式F1=kρgH1π（D22-D12）i F1为叶轮盖板力，H1为泵单级扬程，D2为叶轮密封环半径，，i 为泵级数， 为工作介质密度。k 为系数，当 ns为 30 至 1 ns为 100 至 120 时 k 为 0.7，当 ns为 240 至 280 时 k 为 0.8。力产生原因与计算.2 所示，工作介质沿着轴向进入屏蔽电机泵的叶轮，但是沿着出，这种现象是由于工作介质受到来自叶轮的作用力。反之，产生了一个大小相等、反向相反的反作用力，该力即为动反力面。动反力方向与盖板力方向相反，有益于屏蔽电机泵的工作
图 2.2 动反力计算示意图Fig. 2.2 Dynamical reaction sketch F2可以根据动量定理进行计算，计算公式如下：F2=ρQt（v1-v2cosα） F2为动反力，Qt为泵的理论流量， 为工作介质密度，v1为叶面流线方向上的速度分量，v2为叶片出口后侧的轴面速度，α线方向上速度分量与轴向方向的夹角。毂轴端引起的轴向力计算蔽电机泵全部采用静密封，这种结构的特殊性会引起部分轴向端压力差引起的轴向力。悬臂式叶轮轴头左端的吸入压力与轴差值即为轴向力 F3，如图 2.3 所示。当左右两端面压力差值较通过下式计算：F=dhaπ(P-P)
图 2.3 轴向力 F3示意图Fig. 2.3 Force F3sketch小结 CFD 的基本理论与发展进行了介绍并分析了屏蔽电机泵轴向的方法。计算流体力学是多领域的交叉学科，涉及流体力学、分方程理论等，这些学科的相互交融促进了学科的进步与发展力学的求解过程进行了讲述，包括所应用到的模拟方法与理论组成部分为盖板力与动反力，理论计算多基于一定假设条件，
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH38
【图文】：
图 2.1 盖板力计算示意图Fig. 2.1 The Cover board force sketch部分离心泵来说盖板力可以通过经验公式进行估算，经验公式F1=kρgH1π（D22-D12）i F1为叶轮盖板力，H1为泵单级扬程，D2为叶轮密封环半径，，i 为泵级数， 为工作介质密度。k 为系数，当 ns为 30 至 1 ns为 100 至 120 时 k 为 0.7，当 ns为 240 至 280 时 k 为 0.8。力产生原因与计算.2 所示，工作介质沿着轴向进入屏蔽电机泵的叶轮，但是沿着出，这种现象是由于工作介质受到来自叶轮的作用力。反之，产生了一个大小相等、反向相反的反作用力，该力即为动反力面。动反力方向与盖板力方向相反，有益于屏蔽电机泵的工作
图 2.2 动反力计算示意图Fig. 2.2 Dynamical reaction sketch F2可以根据动量定理进行计算，计算公式如下：F2=ρQt（v1-v2cosα） F2为动反力，Qt为泵的理论流量， 为工作介质密度，v1为叶面流线方向上的速度分量，v2为叶片出口后侧的轴面速度，α线方向上速度分量与轴向方向的夹角。毂轴端引起的轴向力计算蔽电机泵全部采用静密封，这种结构的特殊性会引起部分轴向端压力差引起的轴向力。悬臂式叶轮轴头左端的吸入压力与轴差值即为轴向力 F3，如图 2.3 所示。当左右两端面压力差值较通过下式计算：F=dhaπ(P-P)
图 2.3 轴向力 F3示意图Fig. 2.3 Force F3sketch小结 CFD 的基本理论与发展进行了介绍并分析了屏蔽电机泵轴向的方法。计算流体力学是多领域的交叉学科，涉及流体力学、分方程理论等，这些学科的相互交融促进了学科的进步与发展力学的求解过程进行了讲述，包括所应用到的模拟方法与理论组成部分为盖板力与动反力，理论计算多基于一定假设条件，
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 包图雅;;FLUENT在流体力学教学中的应用研究[J];新课程研究(中旬刊);2015年08期
2 曹卫东;代s
本文编号：2769111
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/2769111.html
