帶誘導(dǎo)輪高速泵振動(dòng)特性研究.pdf

1、本文在江蘇省自然基金攀登項(xiàng)目“離心泵內(nèi)部流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)噪聲機(jī)理及主動(dòng)控制技術(shù)研究”(編號(hào):BK2009006)和江蘇省高校自然科學(xué)研究項(xiàng)目“帶分流葉片離心泵非定常流動(dòng)特性及無(wú)過(guò)載優(yōu)化模型研究”(編號(hào):09KJB570001)的資助下開(kāi)展工作。
　　 高速離心泵的振動(dòng)問(wèn)題是保證其正常運(yùn)轉(zhuǎn)必須考慮的因素,而高速泵內(nèi)部非定常流場(chǎng)等水力因素誘發(fā)流體壓力脈動(dòng)是導(dǎo)致泵振動(dòng)的一個(gè)重要原因。通常高速泵通過(guò)加裝誘導(dǎo)輪來(lái)提高其吸入性能,但也改變了流場(chǎng)

2、和作用在葉輪上的載荷。因此分析誘導(dǎo)輪對(duì)高速泵流場(chǎng)及振動(dòng)特性的影響是非常必要的。本文通過(guò)數(shù)值模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證的方法,對(duì)帶誘導(dǎo)輪的高速離心泵振動(dòng)特性進(jìn)行了初步研究。主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　 (1)為了選取合適的誘導(dǎo)輪模型,首先設(shè)計(jì)一組不同軸向長(zhǎng)度的變螺距誘導(dǎo)輪,并通過(guò)數(shù)值模擬方法預(yù)測(cè)揚(yáng)程系數(shù),從中選取揚(yáng)程系數(shù)最高的誘導(dǎo)輪。
　　 (2)應(yīng)用ANSYS CFX軟件對(duì)帶誘導(dǎo)輪和無(wú)誘導(dǎo)輪高速泵性能及葉輪上作用力進(jìn)行數(shù)值模擬,

3、發(fā)現(xiàn)加裝誘導(dǎo)輪后,高速離心泵揚(yáng)程、效率及葉輪上的作用力在小流量區(qū)域均有所增大,但不會(huì)改變高速泵揚(yáng)程效率的整體變化趨勢(shì)。并將無(wú)誘導(dǎo)輪模型泵揚(yáng)程效率預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值進(jìn)行比較,結(jié)果表明本文數(shù)值模擬方法是可靠的。
　　 (3)通過(guò)對(duì)帶誘導(dǎo)輪和無(wú)誘導(dǎo)輪兩個(gè)模型泵出口壓力脈動(dòng)和瞬態(tài)葉輪徑向力進(jìn)行數(shù)值分析。結(jié)果表明:加裝誘導(dǎo)輪前后,高速泵出口壓力脈動(dòng)及葉輪上徑向力都具有明顯的周期性,其脈動(dòng)主頻和次主頻分別為轉(zhuǎn)頻的8倍和4倍。但加裝誘導(dǎo)輪之后,出

4、口壓力脈動(dòng)主頻幅值降低,而葉輪徑向力脈動(dòng)主頻幅值則增大。
　　 (4)基于ANSYS Workbench平臺(tái)對(duì)帶誘導(dǎo)輪高速離心泵模型振動(dòng)特性進(jìn)行研究。結(jié)果表明:流體載荷對(duì)泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)固有頻率影響很小,其頻率均大于軸頻,且與流場(chǎng)壓力脈動(dòng)主頻和次主頻不接近,因而不會(huì)產(chǎn)生共振。該泵系統(tǒng)最大應(yīng)力峰值均小于材料許用應(yīng)力,不會(huì)發(fā)生破壞。誘導(dǎo)輪頭部瞬時(shí)位移小于設(shè)計(jì)間隙,其振動(dòng)主頻為2倍轉(zhuǎn)頻。設(shè)計(jì)工況下泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)兩個(gè)軸承約束面的振動(dòng)速度分布均衡,