基于CFD的辅助给水泵叶轮裂纹故障特性研究

发布时间：2022-01-07 03:44

　　为研究辅助给水泵叶轮裂纹故障特性,基于计算流体动力学（CFD）探究不同叶轮裂纹长度下辅助给水泵泵壳测点的压力脉动响应规律,并结合辅助给水泵在有无叶轮裂纹时泵壳测点的振动监测数据对CFD结果进行验证。研究表明泵壳测点的压力脉动响应能较好地反映辅助给水泵叶轮裂纹故障特性;辅助给水泵叶轮存在裂纹时,泵壳测点的振动频谱中叶片通过频率附近会出现明显的宽度为转频的边频带。 

【文章来源】：核动力工程. 2020,41(02)北大核心EICSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

叶轮裂纹流场

图1辅助给水泵二级流道模型Fig.1ModelofPumpSecondaryFlow表1模拟叶轮裂纹尺寸Table1CrackSizeofSimulatedImpeller参数名无裂纹裂纹I裂纹II裂纹III裂纹宽度/mm0111裂纹长度/mm0153045建立如图2所示的叶轮裂纹流常1.2网格划分使用ICEM软件对辅助给水泵二级流道模型进行网格划分，选择对曲面适应性较好的四面体非结构网格，设置叶轮内部流道的网格划分精度为2mm，压水室流道网格划分精度为5mm。进行网格划分后叶轮内部流道的网格总数为524690，压水室流道的网格总数为556483，模型网格划分情况如图3所示。图2叶轮裂纹流场Fig.2FlowFieldofImpellerCrack图3辅助给水泵二级流道网格Fig.3GridofPumpSecondaryFlow1.3控制方程辅助给水泵内部流体流动为三维不可压缩湍流流动，其运动方程（Navier-Stokes方程）为：graduuuuuStx（1-1）gradvvpvuvSty（1-2）

存在明显裂纹。为实现辅助给水泵叶轮裂纹故障的有效监测，基于CFD方法对辅助给水泵内部流场进行建模，通过非稳态求解计算不同叶轮裂纹长度下泵壳测点的压力脉动响应，分析叶轮裂纹故障特性，并结合振动在线监测方法对有无裂纹状态下辅助给水泵的振动监测数据进行采集，对叶轮裂纹故障特性进行验证。1辅助给水泵CFD模拟1.1离心泵流道模型建立辅助给水泵结构为二级导叶泵，在每级叶轮入口和出口处存在导流结构，由于裂纹产生位置为辅助给水泵的二级叶轮，故建立辅助给水泵二级叶轮流道以及压水室的模型如图1所示，为了满足模拟计算要求，在叶轮入口和出口处建立相应的直管延长段。为模拟不同裂纹长度对泵壳测点压力脉动响应特性的影响，根据表1中模拟叶轮裂纹尺寸，图1辅助给水泵二级流道模型Fig.1ModelofPumpSecondaryFlow表1模拟叶轮裂纹尺寸Table1CrackSizeofSimulatedImpeller参数名无裂纹裂纹I裂纹II裂纹III裂纹宽度/mm0111裂纹长度/mm0153045建立如图2所示的叶轮裂纹流常1.2网格划分使用ICEM软件对辅助给水泵二级流道模型进行网格划分，选择对曲面适应性较好的四面体非结构网格，设置叶轮内部流道的网格划分精度为2mm，压水室流道网格划分精度为5mm。进行网格划分后叶轮内部流道的网格总数为524690，压水室流道的网格总数为556483，模型网格划分情况如图3所示。图2叶轮裂纹流场Fig.2FlowFieldofImpellerCrack图3辅助给水泵二级流道网格Fig.3GridofPumpSecondaryFlow1.3控制方程辅助给水泵内部流体流动为三维不可压缩湍流流动，其运动方程（Navier-Stokes方程）为：graduuuuuStx（1-1）gradvvpvuvSty（

【参考文献】：
期刊论文
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[2]离心泵压力脉动特性分析[J]. 朱荣生,苏保稳,杨爱玲,付强,王秀礼.  农业机械学报. 2010(11)
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[5]高速泵内三维非定常湍流激振计算[J]. 徐朝晖,吴玉林,陈乃祥,刘宇,张梁,吴玉珍.  清华大学学报(自然科学版). 2003(10)



本文编号：3573745