基于流固耦合的轴系冷却泵流体激振特性研究

发布时间：2017-08-19 19:20

  本文关键词：基于流固耦合的轴系冷却泵流体激振特性研究

  更多相关文章： 轴系冷却泵 流固耦合 流体激振 数值模拟

【摘要】：轴系冷却泵是一种利用自身输送介质对轴系进行冷却的离心泵,拥有完全无泄漏的特点,通常用于环保装备领域,由于其特殊的结构特点,其振动噪声要求和环境要求也相对较高。本文以一台轴系冷却泵为模型,以流固耦合为主要手段,结合理论计算、数值模拟和试验研究,分析了双向流固耦合作用下流体域产生的压力脉动特性及固体域形变、加速度特点,预测了轴系冷却泵在使用过程中的流体激振特点。本文首先介绍了数值模拟过程中运用到的计算方法、湍流模型和控制方程,根据水力模型图样,对流体域和固体域分别进行三维造型和网格划分,并运用双向流固耦合方式对计算模型进行双向耦合计算。对比了有无双向耦合作用下的结果,分析了耦合过程中叶轮出口压力脉动特性,以及流固耦合过程中固体域产生的固体形变及振动加速度。结果表明：(1)数值仿真结果符合泵外特性要求,转子前六阶固有频率满足工况要求,模型较为可靠；(2)叶轮出口处压力脉动在时域上一个周期内出现6个波峰,规律符合叶轮转动规律；频域上以低于1000Hz的低频脉动为主；(3)泵体最大形变出现在进口段腔体靠近端盖处,叶轮最大形变出现在叶轮出口前后盖板中间处,形变量在10-6m量级,形变较小；(4)双向流固耦合作用下叶轮出口处压力脉动规律与无双向耦合作用相近,但由于流道发生变形导致幅值上有所差异；(5)双向流固耦合作用下,泵体进出口管附近形变梯度比静压载荷作用下明显,且形变量大于静压力载荷作用下的形变量；(6)泵体与叶轮的振动以Z轴方向加速度为主,但流固耦合作用对泵体靠近封盖处Y轴加速度影响较大。
【关键词】：轴系冷却泵 流固耦合 流体激振 数值模拟
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH38
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-24
• 1.1 研究目的与意义15-17
• 1.2 流固耦合研究现状及发展趋势17-22
• 1.2.1 国外研究现状17-18
• 1.2.2 国内研究现状18-22
• 1.3 本文的研究内容22-24
• 第二章 流固耦合及流场数值理论24-35
• 2.1 流固耦合概论24-28
• 2.1.1 流固耦合基本理论24-27
• 2.1.2 流固耦合控制方程27-28
• 2.2 流场数值计算理论28-33
• 2.2.1 流场数值计算概论28
• 2.2.2 常用数值方法28-30
• 2.2.3 湍流模拟方法30-33
• 2.2.4 流体控制方程33
• 2.3 本章小结33-35
• 第三章 轴系冷却泵三维造型及网格划分35-44
• 3.1 轴系冷却泵主要参数35-36
• 3.1.1 叶轮主要参数35-36
• 3.1.2 压水室主要参数36
• 3.2 轴系冷却泵三维造型36-40
• 3.2.1 轴系冷却泵流道三维造型37-38
• 3.2.2 轴系冷却泵结构三维造型38-40
• 3.3 网格划分40-42
• 3.3.1 网格生成方法40-41
• 3.3.2 轴系冷却泵流体域网格划分41-42
• 3.3.3 轴系冷却泵固体域网格划分42
• 3.4 本章小结42-44
• 第四章 轴系冷却泵流场数值模拟及模态分析44-54
• 4.1 边界条件、求解控制及收敛判据44
• 4.2 轴系冷却泵内流场定常数值计算44-49
• 4.3 轴系冷却泵内流场非定常数值计算49-50
• 4.4 轴系冷却泵结构特性50-52
• 4.5 本章小结52-54
• 第五章 双向流固耦合与非定常分析54-69
• 5.1 Workbench介绍54
• 5.2 双向流固耦合设定54-56
• 5.3 双向流固耦合与非定常计算结果对比与分析56-67
• 5.3.1 流域计算结果分析56-60
• 5.3.2 固体域计算结果分析60-67
• 5.4 本章小结67-69
• 第六章 总结展望69-71
• 6.1 本文总结69-70
• 6.2 工作展望70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况75

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王建;金志浩;;输流管道流固耦合非线性动力学分析[J];沈阳化工学院学报;2007年04期

2 王征;吴虎;贾海军;;流固耦合力学的数值研究方法的发展及软件应用概述[J];机床与液压;2008年04期

3 李艳华;柳贡民;马俊;;考虑流固耦合的典型管段结构振动特性分析[J];振动与冲击;2010年06期

4 贾明章,吴士冲;流固耦合计算及导管振动研究[J];中国造船;1986年01期

5 徐博侯 ,王清;考虑流固耦合效应的结构辐射条件[J];浙江大学学报(自然科学版);1988年06期

6 冯维明;程德林;郑效忠;;流固耦合动态测试的研究[J];振动、测试与诊断;1990年02期

7 孟庆国;马钧;袁文清;;液体罐箱多欧拉域流固耦合碰撞过程数值模拟[J];工程力学;2009年S1期

8 苏波;钱若军;袁行飞;于猛;;利用能量守恒和径向基函数插值的流固耦合界面数据传递方法[J];西安交通大学学报;2009年09期

9 陈坚红;周天情;盛德仁;李蔚;陈辉;;充流管道单向流固耦合数值模拟自动化研究[J];动力工程学报;2012年08期

10 陈文元;赵雷;;坝体考虑流固耦合的动力特性分析[J];四川建筑科学研究;2013年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 崔尔杰;;流固耦合力学研究与应用进展[A];钱学森科学贡献暨学术思想研讨会论文集[C];2001年

2 王士召;何国威;张星;;柔性体涡诱导振荡的流固耦合模拟[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

3 王国斌;;单细胞受剪切流变的流固耦合数值模拟分析[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年

4 苏波;钱若军;;流固耦合方程的建立及耦合数据传递[A];庆祝刘锡良教授八十华诞暨第八届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2008年

5 鲍麟;余永亮;;粘弹性蜻蜓型翼挥拍的流固耦合求解途径初探[A];非定常空气动力学研讨会论文选集[C];2007年

6 文聘;叶红玲;刘海宏;;输流管流固耦合模态分析[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年

7 刘乐;吴健康;;细胞通过微孔隙时的大变形流固耦合和表面切应力变化特征[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

8 王从磊;任伟伟;孙建红;;平面圆形伞初始充气阶段的流固耦合研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

9 张洋;柏云清;汪卫华;赵小敏;张学伟;FDS团队;;基于双向流固耦合的中国铅基研究反应堆地震响应分析[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

10 王建省;董勤喜;;热流固耦合动态边界理论研究[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集（一）[C];2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 殷涛;流固耦合正反散射问题的数值方法[D];重庆大学;2015年

2 郑荣跃;考虑热流固耦合效应的软黏土—结构爆炸动力响应分析[D];国防科学技术大学;2014年

3 周忠宁;对旋轴流风机流固耦合特性研究及其基于非线性动力学的应用[D];中国矿业大学;2009年

4 孙芳锦;膜结构风振流固耦合效应和风致雪压的理论分析及数值模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

5 雷凡;水下柔性结构流固耦合动力效应研究[D];武汉理工大学;2011年

6 王自明;油藏热流固耦合模型研究及应用初探[D];西南石油学院;2002年

7 金景旭;汽车碰撞人体头部流固耦合模型及伤害机理研究[D];吉林大学;2015年

8 法特;基于高阶有限差分法的管道瞬态特性研究[D];华中科技大学;2011年

9 高平;大型渡槽的二维半流固耦合模型及其工程应用研究[D];华南理工大学;2014年

10 鲁丽;非线性板状结构流固耦合复杂响应研究[D];西南交通大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 夏向学;基于流固耦合物理模拟技术的顶板突水机理研究[D];华北科技学院;2015年

2 冯伟;流固耦合效应下离心压气机叶片响应分析[D];大连交通大学;2015年

3 康楠;流固耦合界面信息传递技术分析与数值风洞计算程序研制[D];西安建筑科技大学;2015年

4 王梅媚;微芯片塑封过程热—流—固耦合变形的数值模拟研究[D];南昌大学;2015年

5 介少龙;基于流固耦合的含夹层盐岩储库渗流研究[D];河北工业大学;2015年

6 张强;基于动边界技术的单向张拉膜结构流固耦合效应研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

7 王恒宇;高塔流固耦合振动特性分析及结构改进研究[D];湘潭大学;2015年

8 曾志平;汽油机冷却系统流固耦合传热分析与研究[D];重庆交通大学;2015年

9 邓艳波;风力机翼型气动性能及流固耦合分析[D];湘潭大学;2015年

10 张亦农;基于流固耦合的鸡蛋跌落冲击力学特性有限元分析[D];天津科技大学;2013年

，

本文编号：702510