單葉片潛水排污泵徑向力特性的研究.pdf

1、單葉片潛水排污泵通過顆粒直徑大、抗堵塞和抗纏繞能力強，被廣泛應用于市政工程、污水處理廠、排污泵站等場合，但葉輪葉片的非軸對稱布置，導致徑向力過大、軸承受力不均勻，維護周期短、成本高，極大的限制了行業(yè)的發(fā)展。因此，本文針對單葉片潛水排污泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)徑向力過大問題進行深入研究，具體研究內(nèi)容和取得的成果如下:
　　1.確定設計參數(shù)，對單葉片葉輪和配套蝸殼進行水力設計，基于正交試驗的方法選擇3組變量，共設計了9組試驗方案，優(yōu)化后的葉輪數(shù)值預

2、測水力效率達到59.8％。
　　2.針對單葉片潛水排污泵的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)質(zhì)量不平衡，采用參數(shù)化建模和虛擬樣機仿真技術相結(jié)合的手段進行質(zhì)量配平，經(jīng)過對原始葉輪和配平后的葉輪進行動平衡試驗，二者結(jié)果基本一致，表明該方法具有精度高、周期短、成本低等特點。
　　3.基于全六面體結(jié)構化網(wǎng)格對單葉片潛水排污泵進行全流場定常計算，獲得了單葉片潛水排污泵的外特性預測曲線及內(nèi)流特征，成功捕獲了單葉片葉輪內(nèi)的二次流動及旋渦等現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)在小流量工況下

3、內(nèi)部流動紊亂，而大流量工況時內(nèi)部流場物理結(jié)構得到明顯改善。
　　4.根據(jù)水力設計結(jié)果，對樣機進行結(jié)構設計及試驗臺改造，獲得了樣機的流量-揚程實測曲線，與數(shù)值計算對比分析，驗證了數(shù)值計算的精度。
　　5.基于上述模擬方法，對全流場進行非定常計算，分析了水泵內(nèi)不同點的壓力脈動規(guī)律。通過時域圖分析發(fā)現(xiàn)，壓力脈動呈明顯的周期性，一個周期內(nèi)出現(xiàn)波峰和波谷各一次，與葉輪葉片數(shù)正好對應;基于傅里葉變化，獲得頻域特征，發(fā)現(xiàn)在葉頻下各點的脈動

4、幅值最大。
　　6.根據(jù)非定常數(shù)值計算的結(jié)果，對葉輪徑向力進行追蹤，發(fā)現(xiàn)葉輪水力徑向力矢量圖呈橢圓形，說明徑向力在一個周期內(nèi)不斷變化。在0.8Q～1.2Q工況范圍內(nèi)，葉輪水力徑向力隨著流量的增加而增大。根據(jù)葉輪水力徑向力矢量圖分析，選取數(shù)值最大、最小和突變處三個特征點，發(fā)現(xiàn)同一個工況下其方向與葉輪相對位置基本不變。
　　7.對設計工況下，葉輪旋轉(zhuǎn)一個周期內(nèi)的水力徑向力進行數(shù)值平均。在水力徑向力的反方向?qū)θ~輪進行配重，配重后的