基于动力学模态分解的离心泵内部流场流动特征数值研究

发布时间：2022-12-11 19:29

　　液下式离心泵是化工行业的生产系统中的核心部件,保证液下式离心泵的安全稳定运行是我们所要面对的关键问题。离心泵内的不稳定流动往往会诱发泵内振动和噪声的产生从而影响到离心泵的稳定性运行。因此,深入研究离心泵内的不稳定流动现象,将有助于我们改善液下式离心泵的运行环境,进而使其能更加稳定可靠的进行工作。本文以某型号的液下式离心泵为研究对象,利用数值计算方法和动力学模态分解方法（DMD）对其内部流场的不稳定流动现象进行研究。本文主要做了以下的研究工作:首先,通过数值模拟方法计算了该液下式离心泵内部流场的流动规律,同时对比了该离心泵在数值计算下和试验结果下的外特性变化规律。结果表明,数值计算和试验所得到的液下泵的外特性曲线的吻合度很高,两种方法所得的扬程、轴功率和效率随流量曲线的变化趋势基本一致。小流量工况下时,该泵内部流动状态最差,靠近隔舌和隔板入口附近的压力分布较为杂乱,且湍动能值较大的区域主要集中这两个区域处。大流量工况下时,随着流量的不断增大,蜗壳出口的回流现象越来越明显,并且在隔板入口处也逐渐出现了回流现象。其次,在定常计算的基础上,对0.6Q_d、1.0Q_... 

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状概述
        1.2.1 液下泵研究现状
        1.2.2 离心泵湍流场非定常流动特性研究现状
        1.2.3 动力学模态分解(DMD)研究现状
    1.3 本文主要研究内容概述
    1.4 本文的创新点
第2章 湍流数值模拟方法及湍流模型
    2.1 离心泵中流体动力学的控制方程
    2.2 常用的湍流数值计算方法
        2.2.1 直接数值模拟方法
        2.2.2 大涡模拟方法
        2.2.3 雷诺时均模拟方法
        2.2.4 三维湍流模型
    2.4 本章小结
第3章 液下泵内部流动特性的定常数值计算
    3.1 液下式离心泵的主要设计参数
    3.2 液下泵水力部件结构参数
        3.2.1 液下泵叶轮结构参数
        3.2.2 液下泵蜗壳结构参数
    3.3 液下泵计算域三维建模
    3.4 液下泵计算域网格划分
    3.5 液下泵内部定常流动特性数值分析
        3.5.1 数值模拟边界条件设置
        3.5.2 液下泵外特性结果对比
        3.5.3 液下泵内部流场参数对比
    3.6 本章小结
第4章 液下泵内部流动特性的非定常数值计算
    4.1 非定常数值模拟
    4.2 液下泵内部压力脉动监测点设置
    4.3 液下泵内部流场的压力脉动特性
        4.3.1 液下泵叶轮流道内压力脉动特性
        4.3.2 液下泵蜗壳内压力脉动特性
    4.4 本章小结
第5章 基于动力学模态分解的液下泵蜗壳内部流场数值研究
    5.1 动力学模态分解(DMD)方法介绍
    5.2 不同工况下压力脉动频域分析
    5.3 小流量工况下蜗壳流场的DMD分解
    5.4 额定工况下蜗壳流场的DMD分解
    5.5 流场重构
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 主要研究成果
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间公开发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]The effects of the rotor-stator interaction on unsteady pressure pulsation and radial force in a centrifugal pump[J]. Issa Chalghoum,Sami Elaoud,Hatem Kanfoudi,Mohsen Akrout.  Journal of Hydrodynamics. 2018(04)
[2]动力学模态分解及其在流体力学中的应用[J]. 寇家庆,张伟伟.  空气动力学学报. 2018(02)
[3]立式混流泵装置压力脉动的模型试验分析[J]. 谢传流,汤方平,孙丹丹,张文鹏,夏烨,段小汇.  吉林大学学报(工学版). 2018(04)
[4]关于硫酸液下泵优化问题的阐述[J]. 张煜.  天然气化工（C1化学与化工）. 2017(04)
[5]动力学模态分解和本征正交分解对圆柱绕流稳定性的分析[J]. 叶坤,武洁,叶正寅,屈展.  西北工业大学学报. 2017(04)
[6]仿生蜗壳离心泵内部非定常流动特性分析[J]. 牟介刚,刘剑,谷云庆,代东顺,郑水华,吴登昊.  浙江大学学报(工学版). 2016(05)
[7]基于流动显示的翼尖涡不稳定频率测量[J]. 薛栋,潘翀,李广超.  北京航空航天大学学报. 2016(04)
[8]离心泵蜗壳内非定常流动特性[J]. 王松林,谭磊,王玉川.  振动与冲击. 2014(11)
[9]基于有限元法的立式液下泵故障分析与改进[J]. 熊珍兵,邹礼生,邓晓明.  水泵技术. 2014(01)
[10]离心泵侧壁式压水室的模态计算分析[J]. 李忠,张宁,杨敏官,高波.  流体机械. 2013(11)

博士论文
[1]离心泵内部非稳态流动激励特性研究[D]. 张宁.江苏大学 2016

硕士论文
[1]长轴泵的优化设计及工程应用[D]. 王光辉.江苏大学 2010



本文编号：3719365