離心泵啟動(dòng)過(guò)程瞬態(tài)特性數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究.pdf

1、離心泵啟動(dòng)過(guò)程區(qū)別于其正常工作狀態(tài)，是一種瞬態(tài)過(guò)程。離心泵瞬態(tài)工作特性可以為一些特殊場(chǎng)合提供瞬時(shí)流體動(dòng)力，但大功率泵在啟動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊和水力激振等瞬態(tài)效應(yīng)可能造成管道系統(tǒng)和機(jī)組設(shè)備的破壞。因此研究離心泵啟動(dòng)過(guò)程的瞬態(tài)外特性和內(nèi)流機(jī)理，對(duì)實(shí)現(xiàn)離心泵啟動(dòng)過(guò)程的水流控制、性能優(yōu)化以及機(jī)組系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大的意義。
　　本文以處于啟動(dòng)過(guò)程的離心泵為研究對(duì)象，針對(duì)離心泵啟動(dòng)階段的瞬態(tài)特性，搭建了離心泵外特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，采用數(shù)值模擬

2、與試驗(yàn)相結(jié)合的方法，探索了離心泵瞬態(tài)外特性和內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理。本文的主要內(nèi)容如下:
　　1.搭建離心泵外特性測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)，在管路特性相同的條件下，通過(guò)變頻器控制離心泵啟動(dòng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)離心泵的不同啟動(dòng)加速度，對(duì)啟動(dòng)過(guò)程中瞬態(tài)外特性，如轉(zhuǎn)速、流量和進(jìn)出口壓力的變化進(jìn)行了測(cè)試和采集。
　　2.基于一維系統(tǒng)仿真軟件Flowmaster，建立離心泵裝置系統(tǒng)，對(duì)離心泵啟動(dòng)過(guò)程進(jìn)行仿真分析，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。同時(shí)為了消除瞬態(tài)數(shù)值計(jì)算過(guò)程中出

3、口邊界條件引起的誤差，將Flowmaster仿真結(jié)果作為瞬態(tài)數(shù)值計(jì)算的出口邊界條件，這樣可準(zhǔn)確求解離心泵啟動(dòng)內(nèi)部流場(chǎng)的瞬態(tài)過(guò)程。
　　3.采用瞬態(tài)數(shù)值計(jì)算方法，基于定常數(shù)值計(jì)算結(jié)果，通過(guò)CEL語(yǔ)言控制離心泵啟動(dòng)過(guò)程中葉輪旋轉(zhuǎn)速度和數(shù)值計(jì)算中的邊界條件，分析了離心泵啟動(dòng)過(guò)程內(nèi)部流場(chǎng)瞬態(tài)特性。
　　4.基于瞬態(tài)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，采用雙向流固耦合對(duì)離心泵啟動(dòng)過(guò)程瞬態(tài)內(nèi)部流場(chǎng)和結(jié)構(gòu)場(chǎng)進(jìn)行了聯(lián)合求解，獲得了離心泵啟動(dòng)過(guò)程中瞬時(shí)效應(yīng)對(duì)葉片應(yīng)

4、力和應(yīng)變的影響規(guī)律。隨著葉輪轉(zhuǎn)速的不斷增加，葉片進(jìn)口應(yīng)力集中現(xiàn)象更加嚴(yán)重，變形量與動(dòng)應(yīng)力隨時(shí)間的變化特性為離心泵瞬態(tài)水力特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)和安全可靠性提供理論依據(jù)。
　　研究結(jié)果表明:在離心泵啟動(dòng)過(guò)程中，瞬態(tài)流量變化軌跡近似于三次曲線，啟動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短不僅直接影響啟動(dòng)過(guò)程中瞬態(tài)揚(yáng)程的沖擊效應(yīng)，而且對(duì)流量的滯后時(shí)間也有一定的影響，瞬態(tài)內(nèi)部流場(chǎng)的演變過(guò)程揭示了離心泵啟動(dòng)過(guò)程的瞬態(tài)效應(yīng)，因此，在離心泵啟動(dòng)過(guò)程中獲得瞬時(shí)動(dòng)力的同時(shí)，瞬態(tài)效應(yīng)對(duì)葉