雙向泵葉片應力與模態(tài)分析.pdf

1、在我國，長江中下游地區(qū)沿江低洼地帶的泵站大都具有揚程低流量大等特點，因此軸流泵應用十分廣泛。其中大多數泵站需要雙向抽水功能，使用雙向對稱翼型葉片的軸流泵，直接反轉機組就可以實現反向抽水，并且能夠兼顧正反向性能，因此成為低揚程雙向泵站設計方案的優(yōu)選泵型。但是近年來，在泵站運行過程中偶爾會發(fā)生水泵葉片出現裂紋甚至斷裂的事故，給國民經濟帶來了不必要的損失。特別對于大型泵站來講，事故造成的后果更為嚴重。
　　水泵葉片的斷裂主要原因是水泵葉

2、片剛強度不夠，在運行時受到水流激振力引發(fā)的疲勞破壞或者共振引發(fā)的共振破壞。因此，采用數值模擬技術進行水泵葉輪的結構和振動特性計算分析，對于改進葉片設計參數、實現水泵安全運行具有十分重要的意義。本文以雙向軸流式水泵葉輪為研究對象，基于RNG k-ε紊流模型，應用三維流體計算軟件CFX對雙向泵內部流場進行數值分析，模擬得到不同工況下水泵的外特性曲線及葉片表面壓力場。在此基礎上采用單向流固耦合方法利用Ansys Workbench平臺中Sta

3、ticStructural模塊對葉輪在不同工況水壓力作用下的應力分布情況和總變形量進行計算分析。另外，利用Ansys Workbench平臺中Modal模塊計算得到了雙向泵葉輪在空氣中的固有模態(tài)以及在受到水壓力及離心力作用下的預應力模態(tài)。
　　計算結果表明:葉輪最大等效應力出現在雙向泵葉片壓力面和支撐葉片的圓柄的進水側，葉片變形總位移隨著流量的減小而不斷增大，最大位移出現在葉片進口側的輪緣附近。離心力和水壓力共同作用時會降低葉輪的