離心泵非定常湍流場計算及流體誘導(dǎo)振動研究

　　離心泵廣泛應(yīng)用于化工流程、工農(nóng)業(yè)供水等領(lǐng)域。是火箭燃料供給、核潛艇供排水以及核電站冷凝供水等航天和軍工領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備。離心泵流體誘導(dǎo)振動主要是由于空化、旋轉(zhuǎn)失速以及動靜干涉等引起的強(qiáng)迫振動。流體誘導(dǎo)振動將引起機(jī)械故障、材料疲勞和噪聲等。因此,通過離心泵內(nèi)部流場分析和試驗(yàn)研究尋找振動的誘因,既可有效抑制振動的發(fā)生或者減緩振動以延長設(shè)備壽命、改善工作環(huán)境并避免機(jī)械故障的發(fā)生,又可利用離心泵的流體誘導(dǎo)振動實(shí)現(xiàn)對泵流動工況的非接觸測量與監(jiān)測。本文主要工作及創(chuàng)造性成果如下:1.分析了引起離心泵流體誘導(dǎo)振動的相關(guān)流體力,主要是流動脈動、旋轉(zhuǎn)失速、空化脈動等不穩(wěn)定現(xiàn)象引起的流體力;與吸入渦、排出渦等的干涉引起的流體力;動、靜葉片干涉引起的流體力;葉片制作誤差產(chǎn)生的不平衡流體力。把這些流體力引起的振動分為自激振動和強(qiáng)迫振動。
　　
　　介紹了低比轉(zhuǎn)速離心泵加大流量設(shè)計法的基本原理。建立了求解低比轉(zhuǎn)速離心泵加大流量設(shè)計時計算兩個放大系數(shù)的約束方程組,數(shù)值計算得到了能夠在運(yùn)行點(diǎn)獲得zui率點(diǎn)的比轉(zhuǎn)速放大系數(shù)的系列曲線圖。進(jìn)而得到了比轉(zhuǎn)速放大系數(shù)與流量放大系數(shù)的關(guān)系,以及建立在這一關(guān)系基礎(chǔ)上的葉輪出口寬度計算公式。優(yōu)化得到的曲線與現(xiàn)有的加大流量設(shè)計法運(yùn)行的水力模型是一致的。進(jìn)一步完善了低比轉(zhuǎn)速離心泵加大流量設(shè)計法。然后采用加大流量設(shè)計法設(shè)計了實(shí)驗(yàn)用泵。介紹了實(shí)驗(yàn)設(shè)備由實(shí)驗(yàn)循環(huán)回路裝置和數(shù)據(jù)采集儀器兩部分組成,試驗(yàn)在多個流動工況和流動條件下進(jìn)行數(shù)掘采集。測得了振動信號中含有葉輪葉片和蝸室之間相互干涉的信息。
　　
　　利用FLUENT軟件對離心泵全流道內(nèi)進(jìn)行了三維定常和非定常湍流場數(shù)值模擬。三維定常的計算結(jié)果較全面地揭示了非設(shè)計工況下離心泵全流道內(nèi)的速度、靜壓和湍動能分布規(guī)律。隨著流量由小到大,速度逐漸減小,在小流量工況下葉輪流道內(nèi)速度梯度較大;進(jìn)出口之間的靜壓差減小且在大流量時葉輪出口處出現(xiàn)尾跡流;湍動能的分布越來越均勻。非定常計算結(jié)果揭示了離心泵內(nèi)受葉輪-蝸殼動靜干涉引起的非定常流動特性。
　　
　　主要結(jié)論有:（1）監(jiān)測了設(shè)計工況下葉輪流道不同半徑處壓力脈動的變化。流道各半徑處的壓力脈動成周期性,且主頻接近葉片的通過頻率。葉片掃過蝸殼隔舌的一個周期內(nèi)不同時刻的靜壓值不同。分析了不同軸截面的壓力脈動,其脈動曲線基本相同。在蝸殼流道內(nèi)設(shè)立監(jiān)測點(diǎn)來分析蝸殼不同截面處的壓力脈動,蝸殼內(nèi)沒有出現(xiàn)高頻脈動。（2）在非設(shè)計工況下,葉輪流道的出口處出現(xiàn)射流一尾跡現(xiàn)象,且隨著流量的增加射流-尾跡區(qū)域越來越大。每個葉片的尾部在蝸殼內(nèi)的靜總壓分布圖上留下了明顯的尾跡區(qū)。分析了非設(shè)計工況下蝸殼不同截面處壓力脈動分布,隨著流量的增大螺旋段的脈動幅度減小。在小流量和大流量工況下出現(xiàn)高頻脈動。4.根據(jù)NPSHr的定義公式,提出了預(yù)測泵凈正吸頭曲線的方法。應(yīng)用出口壓力波動特性對泵空化進(jìn)行了檢測,驗(yàn)證了在大流量區(qū)域與NPSHr的定義預(yù)測得到的結(jié)果是比較一致的。離心泵發(fā)生空化時,空化區(qū)域的長度在葉片前緣是周期性振蕩的,在振動信號中的表現(xiàn)就是出現(xiàn)與葉片通過頻率準(zhǔn)周期的振動,通過分析振動信號中是否存在準(zhǔn)周期振動信號來判斷空化是否已經(jīng)發(fā)生。應(yīng)用Huguchi方法求解振動信號的分形維數(shù)。分形維數(shù)在1.2附近沒有發(fā)生空化;分形維數(shù)固定在2附近空化*發(fā)展。
　　
　　離心泵有立式、臥式、單級、多級、單吸、雙吸、自吸式等多種形式。其主要的工作原理有：離心是物體慣性的表現(xiàn)。比如雨傘上的水滴，當(dāng)雨傘緩慢轉(zhuǎn)動時，水滴會跟隨雨傘轉(zhuǎn)動，這是因?yàn)橛陚闩c水滴的摩擦力做為給水滴的向心力使然。但是如果雨傘轉(zhuǎn)動加快，這個摩擦力不足以使水滴在做圓周運(yùn)動，那么水滴將脫離雨傘向外緣運(yùn)動。就象用一根繩子拉著石塊做圓周運(yùn)動，如果速度太快，繩子將會斷開，石塊將會飛出。這個就是所謂的離心離心泵就是根據(jù)這個原理設(shè)計的。高速旋轉(zhuǎn)的葉輪葉片帶動水轉(zhuǎn)動，將水甩出，從而達(dá)到輸送的目的。
　　
　　

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	BA型系列離心泵廠家/價格	BA型泵系列單級單吸懸臂式離心泵，供吸送清水及物理化學(xué)性質(zhì)類似于水的液體之用。 本型泵揚(yáng)程在8-93米時，流量為4.5—360噸，液體的zui高溫度不得超過80℃，適合于工廠、礦山、城市給水和農(nóng)田灌溉等用。