部分流泵水动力学及转子部件临界转速的计算与分析

发布时间：2017-12-29 07:31

本文关键词：部分流泵水动力学及转子部件临界转速的计算与分析　出处：《兰州理工大学》2011年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：现代泵转子正朝着大功率、高转速的方向发展。开式叶轮泵主要应用于高速泵领域,高速泵在运行的过程中必然要跨越一阶甚至是二、三阶的临界转速,其转子在这方面表现的尤为突出,受临界转速的影响更加明显,为了保证开式叶轮泵转子的平稳运转,避免其在接近其临界转速时产生共振而影响泵的寿命,设计时需要准确计算其在工作状态下的临界转速即湿态下的临界转速。计算转子部件的临界转速常用的办法是有限元法和传递矩阵法,文中采用有限元法进行计算。本文以一台部分流泵为研究模型,建立整体流道模型,应用CFD技术进行三维流场数值模拟,预测了部分流泵的性能曲线,获得了叶轮、蜗壳等部件的速度、压力分布,观察到泵的内部流动情况,为后期的临界转速计算奠定基础;对于浸液转子来说,流固耦合作用对临界转速的影响显而易见,文中通过建立部分流泵转子部件实体模型,对转子部件进行了静力及模态分析,探讨研究了流固耦合作用对临界转速的影响;文中还对比了邓克莱法与有限元法计算转子部件在刚性支承下一阶临界转速的数值,之后利用实体+弹簧单元的有限元模型分别讨论了悬臂长度、叶轮个数、支承刚度对转子固有频率的影响,并计算了转子部件湿态下的临界转速。计算结果表明: 1)数值模拟值符合设计要求,并能正确地揭示部分流泵内部的流动状态这表明本文所采用的数值模拟方法是可靠的。 2)流固耦合作用增大了转子的临界转速,且随着转速的升高变化均匀。 3)影响临界转速因素中支承刚度作用明显,准确地简化支承,合理地确定支承的刚度和阻尼矩阵是准确计算临界转速的前提。 4)转子在湿态下受到流固耦合作用,相对于干态,其临界转速有很大差别。开式叶轮泵转子部件在湿态下的临界转速计算,需要综合考虑多种因素和多种理论的结合,包括传统转子动力学、弹性力学和流体动力润滑理论及密封动力学的知识,是个非常复杂的过程,本文的计算结果为今后的研究提供了参考,并为部分流泵转子的结构校核提供依据。
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【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH38

【引证文献】