貨油泵反轉(zhuǎn)扭矩及其內(nèi)部流場(chǎng)的研究.pdf

1、為了保證船用貨油泵的安全運(yùn)行，需要防止泵系統(tǒng)突然發(fā)生故障或者液體抽完時(shí)返回導(dǎo)致水泵反轉(zhuǎn)，這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)貨油泵的液壓馬達(dá)是不允許反轉(zhuǎn)的，這就需要研究泵反轉(zhuǎn)時(shí)反轉(zhuǎn)扭矩的大小以確定泵的逆止器的型號(hào)。目前關(guān)于這方面的研究幾乎沒有相關(guān)報(bào)道，所以研究其反轉(zhuǎn)扭矩的大小有著重要的理論意義和良好的應(yīng)用前景。
　　 本文利用FLUENT6.1軟件，采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε方程紊流模型和SIMPLEC算法，以型號(hào)為YQB-80-70貨油泵為研究對(duì)象，對(duì)該泵不同工

2、況下的內(nèi)部流場(chǎng)做了數(shù)值模擬。針對(duì)貨油泵在斷電瞬間液體倒流時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的力矩的實(shí)際情況，將不同流量下的反轉(zhuǎn)工況進(jìn)行了內(nèi)部流場(chǎng)模擬，求解出了貨油泵扭矩的最大值。最后對(duì)貨油泵不同工況點(diǎn)的徑向力做了計(jì)算。主要結(jié)論如下：
　　 ⑴分析數(shù)值模擬的內(nèi)部流場(chǎng)可得：在各個(gè)工況下，其壓力和速度的分布規(guī)律和趨勢(shì)基本一致。在設(shè)計(jì)工況下，葉輪流道位于隔舌處的靜壓和總壓相對(duì)較高，小流量下尤為明顯；蝸殼流道靠近葉輪出口處的速度與蝸殼內(nèi)其他區(qū)域相比明顯較高，說

3、明在葉輪旋轉(zhuǎn)過程中，各流道的水流流動(dòng)隨著在蝸殼中相對(duì)位置的不同而發(fā)生變化。
　　 ⑵為了方便計(jì)算設(shè)定泵的出水高度為10m，則水泵開始反轉(zhuǎn)的瞬間承受40m高水柱的重力與管道內(nèi)壓力之和。本文選擇不同流量的工況點(diǎn)，以流量速度關(guān)系公式v=Q/πR2計(jì)算出一組不同工況點(diǎn)的進(jìn)口速度，進(jìn)行反轉(zhuǎn)模擬并計(jì)算得到貨油泵在各個(gè)工況點(diǎn)的M值。并將模擬得到的各工況點(diǎn)的正轉(zhuǎn)扭矩、反轉(zhuǎn)扭矩與設(shè)計(jì)時(shí)的扭矩值進(jìn)行比較，得到正反轉(zhuǎn)時(shí)相應(yīng)流量點(diǎn)的扭矩值近似，其變化趨

4、勢(shì)基本一致；在工況點(diǎn)1.8Q時(shí)，反轉(zhuǎn)扭矩值M=61.304Nm是最大扭矩值，針對(duì)本研究對(duì)象建議取1.8Q的反轉(zhuǎn)扭矩來選擇逆止器的型號(hào)最為合適；找到了正反轉(zhuǎn)最大扭矩之間的關(guān)系Mmax反轉(zhuǎn)/Mmax正轉(zhuǎn)≈1.1，此結(jié)論證實(shí)是合理適用的，所以對(duì)于水泵來說可以取1.1倍的正轉(zhuǎn)最大扭矩來確定逆止器的型號(hào)。
　　 ⑶通過分析徑向力原理，數(shù)值模擬計(jì)算出了五個(gè)工況點(diǎn)的徑向力，進(jìn)行比較并繪制了其隨流量變化的曲線，得出在設(shè)計(jì)工況下即流量為1.0Q時(shí)