【摘要】：隨著船舶技術(shù)發(fā)展,水力性能好、運(yùn)行穩(wěn)定性高、振動(dòng)噪聲低等特點(diǎn)成為串并聯(lián)離心泵發(fā)展的必然要求。時(shí)序效應(yīng)在提高泵水力性能和降低泵內(nèi)部壓力脈動(dòng)方面有顯著成效,因此有必要開展串并聯(lián)離心泵時(shí)序效應(yīng)研究。本文采用數(shù)值模擬方法研究了保持首級(jí)葉輪和導(dǎo)葉時(shí)序不變,改變次級(jí)葉輪時(shí)序位置、次級(jí)導(dǎo)葉時(shí)序位置或同時(shí)改變次級(jí)葉輪和導(dǎo)葉時(shí)序位置對(duì)串并聯(lián)離心泵水力性能的影響,重點(diǎn)開展了次級(jí)葉輪時(shí)序位置對(duì)串并聯(lián)離心泵壓力脈動(dòng)特性影響的研究,主要研究工作及結(jié)果如下:(1)建立了串并聯(lián)離心泵流道水體三維模型,并進(jìn)行網(wǎng)格劃分和網(wǎng)格無關(guān)性檢驗(yàn),對(duì)原始模型進(jìn)行數(shù)值模擬并與試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可行性。(2)分別研究了次級(jí)導(dǎo)葉時(shí)序位置、次級(jí)葉輪和導(dǎo)葉時(shí)序位置對(duì)串并聯(lián)離心泵外特性的影響,分別得到了次級(jí)導(dǎo)葉時(shí)序位置、次級(jí)葉輪和導(dǎo)葉時(shí)序位置與泵的外特性之間的關(guān)系曲線。(3)研究了次級(jí)葉輪時(shí)序位置對(duì)串并聯(lián)離心泵水力性能、內(nèi)部流動(dòng)特性的影響,得到了次級(jí)葉輪時(shí)序與泵的揚(yáng)程和效率的關(guān)系曲線,分析內(nèi)部流場(chǎng)得到:首、次級(jí)葉輪內(nèi)部流場(chǎng)均隨著時(shí)序發(fā)生變化,并聯(lián)工況下,次級(jí)流道管阻隨時(shí)序改變,進(jìn)而引起流產(chǎn)變化;串聯(lián)工況,泵內(nèi)部流場(chǎng)變化較小。(4)重點(diǎn)研究了次級(jí)葉輪時(shí)序位置對(duì)串并聯(lián)離心泵壓力脈動(dòng)的影響,研究發(fā)現(xiàn):次級(jí)葉輪之前水體內(nèi)的壓力脈動(dòng)不受次級(jí)葉輪時(shí)序影響;改變次級(jí)葉輪時(shí)序不改變次級(jí)葉輪和導(dǎo)葉內(nèi)壓力脈動(dòng)的規(guī)律,僅改變了次級(jí)葉輪和導(dǎo)葉內(nèi)壓力脈動(dòng)峰值出現(xiàn)的時(shí)間;次級(jí)蝸殼及其后水體內(nèi)壓力脈動(dòng)因受到多因素影響無共同規(guī)律可言;首、次級(jí)葉輪和導(dǎo)葉內(nèi)壓力脈動(dòng)頻域特性不受次級(jí)葉輪時(shí)序影響,葉輪內(nèi)的主頻為10倍轉(zhuǎn)頻,導(dǎo)葉內(nèi)的主頻為葉頻;首次級(jí)蝸殼、換向閥及出口管壓力脈動(dòng)在不同時(shí)序下無共同頻域特性。
【圖文】：

1.1 研究背景及意義串并聯(lián)離心泵是一種立式兩級(jí)離心泵，因其能夠一機(jī)兩用且占地面積小而被廣泛應(yīng)用于船舶領(lǐng)域。串并聯(lián)離心泵與普通兩級(jí)泵的不同之處在于：串并聯(lián)離心泵在首、次級(jí)葉輪的進(jìn)口有一個(gè)自啟單向閥，在首、次級(jí)蝸殼的出口有一個(gè)換向閥，通過自啟單向閥與換向閥的配合使用，使得串并聯(lián)離心泵能夠在兩種不同工況下運(yùn)行。圖 1 為串并聯(lián)離心泵兩種運(yùn)行工況的示意圖。串聯(lián)工況時(shí)，換向閥切換到 串聯(lián)狀態(tài) ，進(jìn)口單向閥受到次級(jí)葉輪內(nèi)流體壓力關(guān)閉，使得首級(jí)蝸室與次級(jí)吸水室相連，構(gòu)成一臺(tái)兩級(jí)離心泵，如圖 1.1（a）。此時(shí)，泵在單個(gè)葉輪的流量下，經(jīng)兩個(gè)葉輪加壓，獲得了兩級(jí)葉輪揚(yáng)程。并聯(lián)工況時(shí)，換向閥切換到 并聯(lián)狀態(tài) ，首級(jí)蝸室與次級(jí)吸水室之間被換向閥閥芯阻斷，但與出口流道接通，這時(shí)，次級(jí)葉輪入口壓力降低，在進(jìn)口管壓力的作用下自啟單向閥開啟，介質(zhì)經(jīng)次級(jí)葉輪加壓后與首級(jí)介質(zhì)在出口管路相遇，如圖 1.1（b）。此時(shí)，泵具有兩倍的葉輪流量，單級(jí)葉輪揚(yáng)程。

（a）Worthington 泵 （b）SPX 泵圖 1.2 多級(jí)離心泵Fig 1.2 Multistage centrifugal pump由圖 1.2 可知，國(guó)外多級(jí)離心泵中葉輪的周向位置并不相同，以一定方式進(jìn)行錯(cuò)開，說明多級(jí)離心泵葉輪的周向位置的不同對(duì)泵的水力性能、運(yùn)行穩(wěn)定性等有著顯著影響。在葉輪機(jī)械中，由于轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子、定子-定子之間周向位置的不同引起機(jī)械內(nèi)部流態(tài)發(fā)生變化，性能發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為時(shí)序效應(yīng)（Clocking Effect）[1-2]。串并聯(lián)離心泵在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定和壓力脈動(dòng)，隨之引起機(jī)組振動(dòng)并損害泵的水力性能和運(yùn)行穩(wěn)定性。隨著船舶技術(shù)快速發(fā)展，振動(dòng)噪聲低、水力性能好、運(yùn)行穩(wěn)定性高等特點(diǎn)成為未來串并聯(lián)離心泵發(fā)展的必然要求。過去，，關(guān)于串并離心泵水力性能和壓力脈動(dòng)的研究并沒有考慮首、次級(jí)之間的流動(dòng)干涉，和首次級(jí)葉輪及導(dǎo)葉周向位置對(duì)泵性能和壓力脈動(dòng)的影響。目前，國(guó)內(nèi)研究學(xué)者在串并聯(lián)離心泵內(nèi)部流動(dòng)特性和壓力脈動(dòng)特性方面，取得了一定的成果，然而針對(duì)
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH311

【參考文獻(xiàn)】

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1 顧延?xùn)|;袁壽其;裴吉;劉永;曹健;;導(dǎo)葉安裝位置對(duì)混流泵壓力脈動(dòng)特性的影響[J];排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào);2017年02期

2 符恒;盧金玲;陳楠;馮建軍;陳森林;羅興

本文編號(hào)：2556730