發(fā)布時(shí)間：2017-05-01 23:10

  本文關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)子時(shí)序?qū)Χ嗉?jí)離心泵性能影響的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：多級(jí)離心泵廣泛應(yīng)用于消防、冶金、化工和電力等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要領(lǐng)域。一直以來(lái),多級(jí)離心泵的水力設(shè)計(jì)都采用單級(jí)泵的設(shè)計(jì)方法,對(duì)級(jí)間流動(dòng)的干涉并未考慮。近年來(lái),越來(lái)越多的研究和工程實(shí)踐表明多級(jí)離心泵級(jí)間流動(dòng)的干涉對(duì)泵性能有著十分顯著的影響。因此如何應(yīng)用級(jí)間流動(dòng)的干涉提高多級(jí)離心泵各項(xiàng)性能的研究已成為當(dāng)前水力機(jī)械領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn),這其中通過(guò)調(diào)整過(guò)流部件周向時(shí)序位置來(lái)優(yōu)化泵性能已發(fā)展為一個(gè)重要的研究方向。本文以節(jié)段式多級(jí)離心泵為研究對(duì)象,采用理論分析、數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法,深入細(xì)致地研究了葉輪轉(zhuǎn)子周向時(shí)序位置對(duì)多級(jí)泵能量性能、壓力脈動(dòng)和振動(dòng)特性的影響,豐富和發(fā)展了多級(jí)離心泵性能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。本文的主要工作內(nèi)容及成果如下：1、較為系統(tǒng)地總結(jié)了葉輪機(jī)械時(shí)序效應(yīng)的研究進(jìn)展,介紹了CFD和有限元技術(shù)在多級(jí)泵內(nèi)流計(jì)算、強(qiáng)度分析和流體誘導(dǎo)振動(dòng)等方面的應(yīng)用現(xiàn)狀,闡述了時(shí)序效應(yīng)在多級(jí)離心泵研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。2、基于CFD三元粘性流動(dòng)理論,分析了相關(guān)內(nèi)流湍流模型,總結(jié)了目前離心泵使用的邊界條件,確定了描述多級(jí)泵內(nèi)部湍流的合理模型是SST模型,認(rèn)為多級(jí)泵瞬態(tài)流場(chǎng)計(jì)算的合理邊界條件是進(jìn)口總壓和出口靜壓。在CFD計(jì)算的基礎(chǔ)上,介紹了流體誘導(dǎo)振動(dòng)的基礎(chǔ)理論,并結(jié)合多級(jí)泵確定了CFD和FEA聯(lián)合求解多級(jí)離心泵流體誘導(dǎo)振動(dòng)的計(jì)算策略。3、采用CFD方法研究了一臺(tái)2級(jí)離心泵內(nèi)轉(zhuǎn)子時(shí)序?qū)Ρ脛?dòng)力學(xué)特性的影響,結(jié)果表明：當(dāng)下游葉輪周向時(shí)序調(diào)整后,泵的揚(yáng)程和效率基本不變,各級(jí)流道內(nèi)的壓力脈動(dòng)的幅值主要受所在級(jí)葉輪的影響,但同一時(shí)刻下?lián)P程和流道內(nèi)壓力的瞬態(tài)波動(dòng)相位發(fā)生偏移,最大偏移達(dá)90度；葉輪周向時(shí)序調(diào)整使得葉片通過(guò)頻率上的軸向力和徑向力振幅減小,最大減小幅度分別為84.72%和89.8%。4、采用CFD和FEA聯(lián)合仿真的方法研究了轉(zhuǎn)子時(shí)序效應(yīng)對(duì)該2級(jí)離心泵泵體振動(dòng)特性的影響,結(jié)果表明多級(jí)泵葉輪時(shí)序布置后,葉頻及其諧頻上的振動(dòng)幅值得到明顯降低；當(dāng)次級(jí)葉輪周向位置處在最大時(shí)序角度時(shí),振動(dòng)最大值出現(xiàn)最大降幅達(dá)56.3%。5、基于試驗(yàn)和正交設(shè)計(jì)研究了轉(zhuǎn)子時(shí)序?qū)σ慌_(tái)5級(jí)離心泵能量特性和振動(dòng)特性的影響,試驗(yàn)表明：轉(zhuǎn)子時(shí)序調(diào)整后五級(jí)泵的揚(yáng)程和效率在全流量范圍內(nèi)變化不顯著；額定工況下,轉(zhuǎn)子時(shí)序?qū)χ饕逯殿l率(1×fn、2×fn、3×fn和4×fn)的幅值有較大影響,最大降幅達(dá)47.4%；泵的最大烈度發(fā)生在進(jìn)口端垂直方向,在最優(yōu)轉(zhuǎn)子時(shí)序布置下,振動(dòng)最大烈度值下降了23.1%,全流量范圍內(nèi)的平均振動(dòng)水平下降了17.3%。6、基于5級(jí)泵振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果提出了通過(guò)時(shí)序布置優(yōu)化泵振動(dòng)特性的方法。初步探明：應(yīng)避免高級(jí)數(shù)的葉輪發(fā)生連續(xù)同步時(shí)序,在此前提下上游葉輪連續(xù)兩級(jí)同步時(shí)序有利于抑制振動(dòng),另外在末級(jí)葉輪的上游應(yīng)布置連續(xù)兩級(jí)的同步時(shí)序方案。進(jìn)一步歸納出了最優(yōu)振動(dòng)特性時(shí)的轉(zhuǎn)子時(shí)序位置計(jì)算公式,提高了時(shí)序優(yōu)化方法通用性。
【關(guān)鍵詞】：多級(jí)離心泵 轉(zhuǎn)子 時(shí)序 數(shù)值模擬 試驗(yàn)測(cè)試
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH311
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 課題研究目的及意義11-12
• 1.2 葉輪機(jī)械轉(zhuǎn)子時(shí)序效應(yīng)的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 數(shù)值模擬在多級(jí)離心泵中的應(yīng)用現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 CFD在多級(jí)離心泵中的應(yīng)用現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 有限元在多級(jí)離心泵中的應(yīng)用現(xiàn)狀16-18
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第二章 離心泵內(nèi)流及其誘導(dǎo)振動(dòng)數(shù)值計(jì)算理論與方法20-30
• 2.1 流體計(jì)算動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)20-24
• 2.1.1 流體計(jì)算動(dòng)力學(xué)控制方程20
• 2.1.2 RANS方程20-21
• 2.1.3 湍流模型21-23
• 2.1.4 邊界條件23-24
• 2.2 流體誘導(dǎo)振動(dòng)分析方法24-29
• 2.2.1 流體誘導(dǎo)振動(dòng)計(jì)算理論基礎(chǔ)24-28
• 2.2.2 多級(jí)泵流體誘導(dǎo)振動(dòng)分析方法28-29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第三章 節(jié)段式多級(jí)泵轉(zhuǎn)子時(shí)序影響的數(shù)值模擬30-55
• 3.1 研究模型30-34
• 3.1.1 結(jié)構(gòu)模型30-31
• 3.1.2 網(wǎng)格模型31-33
• 3.1.3 流體計(jì)算模型33-34
• 3.1.4 研究方案34
• 3.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果與分析34-45
• 3.2.1 CFD結(jié)果驗(yàn)證34-35
• 3.2.2 能量性能分析35-36
• 3.2.3 壓力脈動(dòng)36-44
• 3.2.4 軸向力/徑向力分析44-45
• 3.3 流體誘導(dǎo)振動(dòng)分析45-53
• 3.3.1 有限元分析模型45-46
• 3.3.2 泵體結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)分析46-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 第四章 節(jié)段式多級(jí)泵轉(zhuǎn)子時(shí)序影響的試驗(yàn)測(cè)試55-83
• 4.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c測(cè)試系統(tǒng)55-60
• 4.1.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ捅?/span>55-56
• 4.1.2 試驗(yàn)臺(tái)56-57
• 4.1.3 試驗(yàn)臺(tái)基礎(chǔ)57
• 4.1.4 外特性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)57-59
• 4.1.5 振動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)59-60
• 4.2 試驗(yàn)方案及試驗(yàn)步驟60-63
• 4.2.1 試驗(yàn)方案60-63
• 4.2.2 試驗(yàn)步驟63
• 4.3 多級(jí)泵能量特性測(cè)量結(jié)果與分析63-66
• 4.4 多級(jí)泵振動(dòng)特性測(cè)量結(jié)果與分析66-82
• 4.4.1 多級(jí)泵振動(dòng)頻域特性分析66-73
• 4.4.2 多級(jí)泵振動(dòng)烈度特性分析73-78
• 4.4.3 時(shí)序優(yōu)化方案分析78-81
• 4.4.4 時(shí)序優(yōu)化方案計(jì)算公式81-82
• 4.5 本章小結(jié)82-83
• 第五章 總結(jié)與展望83-85
• 5.1 作總結(jié)83-84
• 5.2 研究展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-91
• 致謝91-92
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果92
• 一、論文發(fā)表92
• 二、參加科研項(xiàng)目92

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 易玲;李志鵬;陳艷慧;徐達(dá);;基于fluent分析葉片數(shù)對(duì)自平衡多級(jí)離心泵首級(jí)葉輪性能的影響[A];第十九次中國(guó)水電設(shè)備學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2013年

  本文關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)子時(shí)序?qū)Χ嗉?jí)離心泵性能影響的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：339845