高比轉(zhuǎn)速斜流泵內(nèi)部壓力脈動特性研究.pdf

1、高比轉(zhuǎn)速斜流泵具有高效范圍廣,適應(yīng)揚(yáng)程范圍大,抗汽蝕性能良好等優(yōu)點(diǎn),在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要作用。隨著水力機(jī)械單機(jī)容量和尺寸的增加,人們對其運(yùn)行穩(wěn)定性和振動問題日益重視,因此對大型斜流泵的葉輪和導(dǎo)葉非定常時序性相互干涉而引起的壓力脈動研究顯得十分必要。
　　 為了研究斜流泵葉輪和導(dǎo)葉的動靜相干作用引起的內(nèi)部壓力脈動特性,本文首次對高比轉(zhuǎn)速斜流泵全流道包括進(jìn)口段、葉輪、導(dǎo)葉、彎管段和出口段共五個部分進(jìn)行了三維湍流數(shù)值模擬,得到了高比

2、轉(zhuǎn)速斜流泵內(nèi)部流場速度和壓力分布等流動特性,并分析了其內(nèi)部非定常壓力脈動規(guī)律,為揭示高比轉(zhuǎn)速斜流泵內(nèi)部壓力脈動特性提供了一定的理論參考。本文的主要內(nèi)容和研究成果如下:
　　 1.介紹了斜流泵在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用情況,闡述了高比轉(zhuǎn)速斜流泵葉輪和導(dǎo)葉的水力設(shè)計方法,并在此基礎(chǔ)上,根據(jù)設(shè)計參數(shù)對模型泵葉輪及與之對應(yīng)的空間導(dǎo)葉進(jìn)行設(shè)計。
　　 2.基于商業(yè)CFD軟件FLUENT中的標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、SIMPLEC算法和滑移網(wǎng)格

3、技術(shù),對高比轉(zhuǎn)速斜流泵進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了高比轉(zhuǎn)速斜流泵內(nèi)部壓力、速度分布等流動特性；分析了斜流泵葉輪出口環(huán)量、軸向速度的分布,研究表明葉輪進(jìn)口呈非線性環(huán)量流型,出口呈等環(huán)量流型,軸向速度均為拋物線規(guī)律分布。
　　 3.介紹了揚(yáng)程、軸功率、水力效率預(yù)測值的計算方法和公式,對斜流泵模型特性曲線進(jìn)行性能預(yù)測,將預(yù)測得到的揚(yáng)程-流量曲線和效率-流量曲線與試驗值進(jìn)行比較,在設(shè)計工況點(diǎn)的揚(yáng)程誤差為16.7％,效率誤差為-6.5％。從總體上

4、來看,模擬的揚(yáng)程、效率曲線和試驗得到的曲線變化趨勢基本一致,在一定程度上說明了數(shù)值模擬預(yù)測的準(zhǔn)確性。
　　 4.在定常求解穩(wěn)定的基礎(chǔ)上,再進(jìn)行非定常數(shù)值計算,獲得了葉輪和導(dǎo)葉之間不同時間的各個流動情況,分析了設(shè)計工況下葉輪和導(dǎo)葉相互作用時的不同時刻的壓力變化情況。
　　 5.分析了設(shè)計工況下的葉輪進(jìn)口、葉輪出口、導(dǎo)葉中間和導(dǎo)葉出口4個不同位置的壓力脈動,并對其進(jìn)行傅里葉變換(FFT)分析其頻譜規(guī)律；同時對非設(shè)計工況下斜流