双蜗壳结构对离心泵叶轮径向力的影响规律研究

发布时间：2023-09-14 02:36

　　离心泵在实际运行过程中由于自身结构的不对称性和流量大小的改变,水泵内部流动不均匀,会出现叶轮在周向位置所受压力分布不均匀的现象,导致叶轮位置产生径向力,使轴受交变应力,产生定向的挠度,引起离心泵的振动噪声。可见,径向力是引起水泵振动噪声的一个关键因素。本文以SC125-100-200A型离心泵为原模型,在保持叶轮结构不变的情况下,设计双蜗壳结构压水室,通过CFD数值模拟的方法对比两种方案离心泵内部的定常流动特性、非定常流动特性及径向力规律。首先,根据原模型设计参数,将单蜗壳结构压水室改型设计出双蜗壳结构压水室。对两种方案水泵进行定常数值模拟,并将单蜗壳结构压水室模型模拟数据与试验数据进行对比,发现模拟数据扬程和效率要优于试验数据,但两者误差较小均在可接受范围内,说明本文的数值模拟结果具有较高的可靠度。对两种方案定常模拟结果分析可以发现,单、双蜗壳结构在不同工况下的蜗壳流道内,静压是由蜗壳进口至出口逐渐增大。设计工况下双蜗壳结构在外部流道压力较单蜗壳结构大,而内部流道双蜗壳结构在隔板初始位置出现低压区,之后压力逐渐增大。在偏工况下,双蜗壳泵在内侧流道压力明显地小于单蜗壳压力且区域面积较大...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景、目的及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 离心泵内部非定常流动研究现状
        1.2.2 双蜗壳离心泵径向力研究现状
        1.2.3 径向力产生的原因
    1.3 本文研究内容概述
第2章 离心泵内部流动计算方法
    2.1 湍流概述
    2.2 流动控制方程
    2.3 湍流模拟方法
        2.3.1 直接数值模拟(DNS)
        2.3.2 大涡模拟(LES)
        2.3.3 Reynolds平均法(RANS)
    2.4 湍流模型
        2.4.1 零方程模型
        2.4.2 一方程模型
        2.4.3 两方程模型
    2.5 商业CFD软件介绍
    2.6 本章小结
第3章 离心泵定常数值分析
    3.1 离心泵基本设计参数
    3.2 计算域三维建模
        3.2.1 叶轮三维建模
        3.2.2 单、双蜗壳结构三维建模
        3.2.3 吸入段与排出段三维建模
    3.3 计算域网格划分
        3.3.1 叶轮网格划分
        3.3.2 单、双蜗壳网格划分
        3.3.3 吸入段与排出段网格划分
    3.4 定常计算设置
        3.4.1 准备计算网格
        3.4.2 确定计算模型
        3.4.3 材料定义
        3.4.4 数值模拟边界条件设置
        3.4.5 创建网格交界面
        3.4.6 离心泵外特性模拟结果与试验结果对比分析
    3.5 离心泵定常数值模拟流场特性分析
        3.5.1 离心泵中间截面静压分布分析
        3.5.2 双蜗壳隔板内、外侧压力分布分析
        3.5.3 离心泵中间截面速度矢量分布分析
        3.5.4 离心泵中间截面湍动能分布分析
    3.6 定常数值模拟径向力计算
    3.7 本章小结
第4章 离心泵非定常数值模拟及径向力分析
    4.1 非定常计算监测点设置及边界条件
    4.2 离心泵非定常计算
        4.2.1 非定常流动控制方程的离散
        4.2.2 滑移网格模型
    4.3 离心泵压力脉动计算及分析
    4.4 离心泵径向力非定常计算
        4.4.1 径向力计算方法
    4.5 瞬态径向力计算结果分析
        4.5.1 瞬态径向力时域分析
        4.5.2 瞬态径向力频域分析
        4.5.3 瞬态径向力方向分析
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 主要研究成果
    5.2 展望
参考文献
致谢



本文编号：3846390