海水淡化高壓泵水潤(rùn)滑軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)瞬態(tài)動(dòng)力特性研究.pdf

1、隨著淡水資源短缺的日趨嚴(yán)重，海水淡化已逐漸成為沿海缺水國(guó)家解決淡水危機(jī)的戰(zhàn)略選擇。在大型海水淡化流程中，高壓泵采用多級(jí)離心泵型式，為提高效率和降低高壓泵制造成本，采用了一種新型的兩端水潤(rùn)滑軸承支撐的多級(jí)泵結(jié)構(gòu)。海水淡化泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)除了受轉(zhuǎn)子自身質(zhì)量分布和運(yùn)行速度等因素影響外，還受軸承水膜力作用。因此，研究分析海水淡化高壓泵水潤(rùn)滑軸承-轉(zhuǎn)子耦合系統(tǒng)的瞬態(tài)動(dòng)力特性非常重要。
　　本文依托國(guó)家自然基金項(xiàng)目《海水淡化高壓泵水潤(rùn)滑軸承

2、-轉(zhuǎn)子耦合系統(tǒng)瞬態(tài)動(dòng)力特性研究》，根據(jù)海水淡化多級(jí)泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了水潤(rùn)滑軸承試驗(yàn)臺(tái)，以試驗(yàn)臺(tái)所用的滑動(dòng)軸承為研究對(duì)象，對(duì)多種工況載荷下水潤(rùn)滑軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的軸心軌跡及其它參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值模擬與試驗(yàn)分析研究。全本的主要內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1本文介紹了CFX的剛體求解計(jì)算方法和CFX的網(wǎng)格重構(gòu)技術(shù)。將這種流固耦合計(jì)算方法與網(wǎng)格重構(gòu)結(jié)合，對(duì)水潤(rùn)滑軸承-轉(zhuǎn)子進(jìn)行耦合計(jì)算，獲取多種工況與載荷作用下，軸心軌跡和主要參數(shù)的變化規(guī)律并進(jìn)行了

3、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。
　　2研究了進(jìn)出口壓差、轉(zhuǎn)速、不平衡偏心距、長(zhǎng)徑比、偏心率、偏位角與間隙對(duì)軸頸渦動(dòng)的影響。研究結(jié)果表明:進(jìn)水壓力增加，軸頸渦動(dòng)振幅逐漸減小;轉(zhuǎn)速增加使得軸頸渦動(dòng)振幅增大，導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)外來(lái)激振力、不平衡力敏感程度增高;不平衡偏心距的增加導(dǎo)致軸頸渦動(dòng)振幅明顯增加，使得系統(tǒng)穩(wěn)定裕度減小;長(zhǎng)徑比的增加使得軸頸渦動(dòng)振幅逐漸減小;偏心率與偏位角的改變對(duì)軸頸渦動(dòng)振幅沒有明顯的影響;半徑間隙增大，軸頸渦動(dòng)振幅減小，輕載時(shí)半徑間隙取

4、值不宜過(guò)大，低速重載時(shí)取值應(yīng)較大。本文還對(duì)滑動(dòng)軸承主要參數(shù)進(jìn)行傅里葉頻譜分析，結(jié)果表明，軸心位移不僅含有基頻成分，還包含了有二倍頻和三倍頻，這說(shuō)明了軸心軌跡的非線性。
　　3研究了水潤(rùn)滑軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在三種不同的瞬變載荷作用下，軸心軌跡、水膜承載力和最小水膜厚度的變化規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明:當(dāng)穩(wěn)定工作的轉(zhuǎn)子受到瞬變載荷的作用時(shí)，其主要參數(shù)都會(huì)發(fā)生較大的變化;脈沖載荷由于其作用時(shí)間有限，隨著其消失，軸心會(huì)收斂至原平衡位置，而階躍載荷會(huì)使

5、得軸心位置收斂于一個(gè)新的平衡點(diǎn);階躍載荷和矩形脈沖載荷其變化相對(duì)劇烈一些，因而比三角脈沖載荷對(duì)軸心軌跡及主要參數(shù)的影響大。
　　4進(jìn)行了水潤(rùn)滑軸承試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與研究。低轉(zhuǎn)速時(shí)，水膜壓力分布不連續(xù)而且壓力值較低，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力曲線不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速的增加使得高壓區(qū)擴(kuò)大和壓力幅值的增加，水膜承載效果也增強(qiáng)，壓力分布與壓力曲線都開始趨于穩(wěn)定，整個(gè)系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。轉(zhuǎn)速對(duì)軸承周向壓力脈動(dòng)幅值影響不大，因?yàn)楦邏毫γ}動(dòng)幅值主要集中在低頻區(qū)域。