基于偏置分流叶片低比转速离心泵压力脉动特征研究

发布时间：2021-11-06 21:54

　　低比转速离心泵由于其叶轮流道长而窄的特点,在运转的过程中由于扬程高常伴有较强的振动。为了解决离心泵内部非定常流动产生的压力脉动引起的振动,在对-10°、-5°、0、5°、10°偏置叶片的叶轮进行定常分析的基础上,应用信号处理方法对离心泵蜗壳处添加6个测点进行非定常计算,得到未添加分流叶片与偏置分流叶片的时域、频域曲线。通过对比各偏置方案时域、频域曲线,得到降低离心泵压力脉动方法。研究结果表明:脉动压力分布与叶片的通过频率有关,并且沿不同方向分流叶片偏置对各截面压力脉动情况造成的变化不同。逆时针偏置下各截面时域上压力的变化主要集中在波谷上,分流短叶片的添加没有降低压力波动幅值;顺时针偏置下,各截面在时域上的压力波动幅值减小,其中分流短叶片顺时针偏置5o方案下压力波动整体优化最为平稳。 

【文章来源】：中国农村水利水电. 2020,(06)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

流道三维模型图

三维模型保存为STP格式,导入ICEM进行网格划分,由于离心泵过流部件复杂,因此采用非结构化网格进行网格划分,叶轮网格划分如图2所示。网格无关性检查后,网格总数为13 623 919,节点总数为2 337 647,整体质量大于0.8,满足工程计算要求。使用ANSYS CFX软件对离心泵进行计算,计算边界条件如所表1所示。

在CFX-Post里读取各测点的压力数据使用Matlab编程后进行归一化处理,引入无量纲参数CP,CP=(p-pv)/pv,其中P为测点实际压力值,PV为当前周期T内压力平均值;引入无量纲时间系数Ct,Ct=(t-ta)/(tb-ta),其中t是整个运算起始时刻,tb为结束时刻,t为当前时刻。通过对数据的图形绘制,可以得到归一化处理后的曲线。如图5所示为截面Ⅷ在中间断面上3个测点的压力变化,从左到右依次远离叶轮中心,观察3个测点的脉动曲线可以发现,在叶轮旋转的前几个周期,压力波动比较剧烈,这是由于叶轮刚开始转动时,流体在叶轮旋转中的流动还未达到稳定。在叶轮旋转5个周期之后,叶轮稳定旋转,观察曲线的变化趋势可以得到,在一个周期内,曲线中出现了6次较大的波动, 出现6个波峰及波谷,叶轮的结构和叶片的数量有关。

【参考文献】：
期刊论文
[1]离心泵环形平面密封动力特性的数值计算[J]. 何朝辉,雪增红,刘兴发,王天周.  中国农村水利水电. 2019(09)
[2]双叶片离心泵内固液两相流径向力特性研究[J]. 邱勇,张可可,唐晓晨,吴贤芳,谈明高.  中国农村水利水电. 2019(06)
[3]叶片前缘前掠与分流叶片偏置对高海拔压气机流动特性的影响[J]. 董素荣,刘卓学,任露,刘瑞林.  军事交通学院学报. 2019(01)
[4]叶轮出口宽度对离心泵非定常性能的影响[J]. 万伦,宋文武,罗旭,陈建旭,虞佳颖.  中国农村水利水电. 2019(01)
[5]亚音速离心叶轮分流叶片前缘掠形性能分析[J]. 杨世平,刘俊,杨家礼,张锦纶,周韧峰.  机械设计与研究. 2018(04)
[6]离心叶轮分流叶片位置与扩压器相互影响的模拟研究[J]. 张海涛,邵文洋,王巍,王晓放,辛建池.  风机技术. 2017(05)
[7]分流叶片及其偏置设计对离心泵性能影响的研究[J]. 安满意,刘小兵,黄长久,柯强,曾章美.  中国农村水利水电. 2016(03)

硕士论文
[1]分流叶片偏置对压缩机级内气动性能影响研究[D]. 张海涛.大连理工大学 2018
[2]基于流固耦合的低比转速离心泵流动诱导振动研究[D]. 张鑫.浙江理工大学 2016



本文编号：3480589