悬臂式离心泵流固耦合动力特性研究

发布时间：2017-04-09 21:18

  本文关键词：悬臂式离心泵流固耦合动力特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：悬臂式离心泵内流体流动状态极其复杂,流动影响转子的动力学特性一直制约着离心泵的发展,限制离心泵的高效运行范围,影响离心泵的稳定和可靠运行;研究不同流量、不同空化程度下非定常流动流体激励对转子动力学特性及稳定性的影响,对于明确流体流动状态及流体激励行为,掌握流体激振原理及传递规律具有重要意义。针对悬臂式离心泵转子的特殊结构,在不同流量下,对蜗壳内流体的流动状态及流体对转子的激励行为进行研究,得到了蜗壳内不同监测点位置的压力脉动和径向力分布,明确转子的动力学特性,分析流体激振对转子安全稳定性的影响,阐明流体激励诱导转子的激振特性;研究悬臂比对离心泵转子特性的影响,得到不同悬臂比下叶轮总变形和应力分布规律,找到叶轮最容易发生强度和刚度破坏点,获取最佳稳定状态下的悬臂比;分析流固耦合作用对转子系统固有频率和振型的影响;基于完全空化模型进行了空化计算,得到了内部湍流流动随空化发展的变化,分析了不同流量不同空化程度下同一叶片上气泡随叶轮旋转的变化规律,得到了蜗壳和叶片上压力脉动和径向力受空化发展的影响,阐明空化对转子流固耦合特性的影响。旨在丰富和发展离心泵现代设计方法,揭示流体激励和转子结构对转子动力学特性的影响规律,并为提高离心泵系统稳定性、完善离心泵振动研究提供理论支撑。
【关键词】：离心泵 悬臂比 空化 流固耦合 数值模拟
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号说明10-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 离心泵非定常流动的研究13-14
• 1.2.2 离心泵空化的研究14-15
• 1.2.3 离心泵流固耦合的研究15-16
• 1.3 本文主要研究内容16-18
• 第2章 离心泵流固耦合研究方法18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 离心泵建模18-19
• 2.3 网格划分19-21
• 2.4 离心泵内部流场数值计算21-25
• 2.4.1 流体控制方程21-22
• 2.4.2 湍流模型22-23
• 2.4.3 壁面函数23
• 2.4.4 空化模型23-25
• 2.4.5 边界条件设置25
• 2.5 离心泵流固耦合数值计算25-27
• 2.5.1 离心泵流固耦合坐标系25
• 2.5.2 流固耦合方程25-26
• 2.5.3 流固耦合求解方法26
• 2.5.4 耦合边界条件设置26-27
• 2.6 数值计算方法验证27-30
• 2.6.1 离心泵外特性分析27-28
• 2.6.2 离心泵内部流场分布28-30
• 2.7 本章小节30-32
• 第3章 悬臂结构对离心泵流固耦合动力特性的影响32-50
• 3.1 引言32
• 3.2 离心泵内部非定常流动分析32-38
• 3.2.1 压力脉动分析32-37
• 3.2.2 径向力分析37-38
• 3.3 叶轮流固耦合分析38-45
• 3.3.1 叶轮变形分析38-42
• 3.3.2 叶轮应力分析42-45
• 3.4 离心泵转子系统模态分析45-47
• 3.5 本章小结47-50
• 第4章 空化作用对离心泵流固耦合动力特性的影响50-76
• 4.1 引言50
• 4.2 离心泵空化分析50-57
• 4.2.1 不同工况下空化余量分析50-51
• 4.2.2 离心泵空化模型验证51-52
• 4.2.3 离心泵空化流场分析52-57
• 4.3 气泡形态的非定常特性分析57-61
• 4.3.1 小流量下气泡形态的非定常特性分析57-60
• 4.3.2 设计流量下气泡形态的非定常特性分析60
• 4.3.3 大流量下气泡形态的非定常特性分析60-61
• 4.4 离心泵空化诱导非定常特性分析61-72
• 4.4.1 压力脉动分析61-70
• 4.4.2 径向力分析70-72
• 4.5 离心泵转子系统应力变形72-75
• 4.5.1 小流量下转子系统应力变形72-73
• 4.5.2 设计流量下转子系统变形73-75
• 4.6 本章小结75-76
• 第5章 总结和展望76-78
• 5.1 结论76
• 5.2 创新点76
• 5.3 展望76-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-84
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果84

【参考文献】

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本文编号：296151