高速离心泵流固耦合动力特性的研究

发布时间：2020-12-21 07:44

　　随着国民经济的发展,高速离心泵被广泛应用于石油化工行业和航空航天等领域。诱导轮和叶轮是高速离心泵的主要能量转换部件,叶片与粘性流场的相互作用不仅会激发叶片的强烈振动,严重时会导致叶片产生疲劳断裂、动力失稳等影响泵站运行安全的事件发生。因此,高速泵流固耦合振动特性的分析对深入了解叶片的振动机理,避免水力共振,确保泵站稳定运行具有重要意义。本文采用数值模拟方法,对高速离心泵内部流场进行研究并对其计算性能进行预测,分析诱导轮叶片和叶轮叶片的刚强度和振动特性,叶轮变形对扬程、效率以及轴功率的影响。本文的主要研究工作及成果如下：1.介绍了高速离心泵的发展过程和研究现状,并对其存在的问题进行简要分析,确定了基本研究路线。同时阐述了高速离心泵的基本设计理论,对诱导轮、叶轮及蜗壳进行水力设计,确定其主要结构参数。2.应用Pro/E和CFD-ICEM软件,对实体泵和流道进行三维造型、网格生成、边界条件设置及壁面条件选取等,并采用Navier-Stokes方程和标准κ-ε湍流模型,利用CFX软件对其内部流场进行了数值模拟,得到叶片表面受力情况。通过试验性能曲线和计算性能曲线的对比分析,得出模型泵水力设计数... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

高速离心泵实体模型

高速离心泵流道实体模型

泵壁面采用三角形网格，其他实体部分采用非结构四面体网格，以利于计算收敛。三角形网格采用Delaunay三角化，非结构四面体网格采用前沿推进法。诱导轮及叶轮的网格划分结果如下图3.8所示(a)叶轮网格划分(b)诱导轮网格划分图3.8叶轮及诱导轮网格划分 Fig3.8MeshgenerationofhaPellerandindueer2.流道网格生成高速离心泵内流道结构复杂，存在旋转区域和静止区域。将Pro/E造型后的三部分流道导入ICEM一CFD进行边界和实体定义，再利用其网格划分功能，生

【参考文献】：
期刊论文
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[3]ANSYS与Pro/E间无缝连接的应用研究[J]. 杨萍,贺小明.  机械设计与制造. 2006(01)
[4]轴流式叶片的流固耦合振动特性分析[J]. 郑小波,罗兴琦,邬海军.  西安理工大学学报. 2005(04)
[5]轴流式水轮机叶片的刚强度及模态有限元分析[J]. 姬晋廷,陈国强,涂玉平.  华中电力. 2005(01)
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[7]高速泵振动问题的研究[J]. 史首宏,戴侃.  当代化工. 2004(02)
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博士论文
[1]高速诱导轮离心泵的理论分析与数值模拟[D]. 崔宝玲.浙江大学 2006
[2]混流式水轮机转轮动力特性分析及综合优化设计[D]. 王少波.机械科学研究院 2003

硕士论文
[1]轴流泵叶片流固耦合振动特性分析[D]. 袁启铭.扬州大学 2009
[2]轴流泵叶片应力与模态分析[D]. 徐建国.扬州大学 2008
[3]混流式水轮机转轮结构分析研究[D]. 马廷卫.西华大学 2006
[4]混流式水轮机转轮流固耦合的动力特性分析[D]. 徐斌.西安理工大学 2006
[5]轴流泵叶片应力分析[D]. 张斌.扬州大学 2005
[6]汽轮机叶片的模态分析与寿命评估[D]. 王玥.浙江大学 2004



本文编号：2929473