收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

双蜗壳结构对离心泵叶轮径向力的影响规律研究

刘万钧  
【摘要】:离心泵在实际运行过程中由于自身结构的不对称性和流量大小的改变,水泵内部流动不均匀,会出现叶轮在周向位置所受压力分布不均匀的现象,导致叶轮位置产生径向力,使轴受交变应力,产生定向的挠度,引起离心泵的振动噪声。可见,径向力是引起水泵振动噪声的一个关键因素。本文以SC125-100-200A型离心泵为原模型,在保持叶轮结构不变的情况下,设计双蜗壳结构压水室,通过CFD数值模拟的方法对比两种方案离心泵内部的定常流动特性、非定常流动特性及径向力规律。首先,根据原模型设计参数,将单蜗壳结构压水室改型设计出双蜗壳结构压水室。对两种方案水泵进行定常数值模拟,并将单蜗壳结构压水室模型模拟数据与试验数据进行对比,发现模拟数据扬程和效率要优于试验数据,但两者误差较小均在可接受范围内,说明本文的数值模拟结果具有较高的可靠度。对两种方案定常模拟结果分析可以发现,单、双蜗壳结构在不同工况下的蜗壳流道内,静压是由蜗壳进口至出口逐渐增大。设计工况下双蜗壳结构在外部流道压力较单蜗壳结构大,而内部流道双蜗壳结构在隔板初始位置出现低压区,之后压力逐渐增大。在偏工况下,双蜗壳泵在内侧流道压力明显地小于单蜗壳压力且区域面积较大。对比双蜗壳隔板内、外侧压力可以看出,在设计工况及小流量工况下隔板外侧压力波动比较平稳,且压力高于隔板内侧压力。隔板内侧压力波动较为剧烈。对比单、双蜗壳速度矢量图,在不同工况下单、双蜗壳自蜗壳进口至出口速度逐渐降低,且双蜗壳结构在设计工况下在蜗壳隔舌处和隔板初始位置均出现了相对于基圆圆心对称的高速区。双蜗壳隔板内侧速度梯度变化较大,而外侧流速较低且速度梯度变化较小。湍动能图主要反映湍流脉动的平均特性。在设计工况下单、双蜗壳结构湍动能分布最好,单、双蜗壳湍动能强烈分别出现在隔舌附近及双隔板初始位置处。小流量工况下湍动能分布最差,大流量工况下单、双蜗壳湍动能均在蜗壳出口处出现湍动能较大的情况。定常计算中叶轮径向力,最小径向力均出现在设计工况周围,且偏离设计工况越大,径向力大小也越大。然后在定常数值模拟的基础上,以定常模拟结果作为非定常模拟计算的初始值对两种不同方案的离心泵进行非定常数值模拟。在双蜗壳隔板两侧共设置6个监测点,分析隔板周围压力脉动的时域和频域特性。结果表明,双蜗壳泵隔板外侧监测点压力波动幅度整体上小于隔板内侧,是因为隔板内侧受叶轮出口流体流动影响较大。对比单、双蜗壳,设计工况下双蜗壳隔板初始位置压力波动较单蜗壳大,是因为添加隔板流体与隔板撞击产生压力波动。隔板中间位置及隔板末端双蜗壳压力峰值和波动幅度均小于单蜗壳。偏工况下压力波动周期性没有设计工况下明显,双蜗壳周期性比单蜗壳周期性明显,且压力波动较单蜗壳幅度大。小流量工况下压力波动最剧烈。最后,对于叶轮所受径向力的规律,介绍了径向力的计算方法。非定常数值模拟计算中,时域图中不同工况时单、双蜗壳结构均出现了6个波峰,这与水泵的叶片数一致在设计工况及偏工况条件下,双蜗壳泵径向力大小及波动幅度均小于单蜗壳泵。频域图中两种结构主频均出现在一倍叶频处,且在大于次频处迅速衰减直至高频处基本无响应。本文还对两种结构的瞬态径向力方向做了对比分析,在不同工况下单、双蜗壳叶轮径向力方向均呈椭圆形状,周期性比较明显。对比单、双蜗壳结构,双蜗壳瞬态径向力方向均在坐标原点周围,而单蜗壳瞬态径向力方向都偏离坐标原点。从上述定常和非定常径向力的分析我们可以看出,双蜗壳结构可以有效地平衡部分径向力,对离心泵减震降噪有着重要意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王利利;张京军;张海军;;开关磁阻电机非线性径向力的有限元计算[J];微电机;2010年09期
2 王贵,邹经湘,屠良尧,黎辉;水轮机转轮水力径向力的测试与识别[J];中国电机工程学报;2001年01期
3 吕明;冯肇锡;徐璞;;剃齿切削力的研究[J];太原工业大学学报;1987年04期
4 顾民;汽心泵特性分析与计算方法[J];南京航空航天大学学报;1989年01期
5 梁军华;庞学慧;马志伟;;浅孔钻径向力平衡的研究[J];煤矿机械;2011年05期
6 王伟炳;王宏华;王剑;;降低开关磁阻电机径向力的控制参数优化研究[J];湖南大学学报(自然科学版);2007年12期
7 陈文梅;离心泵叶轮径向力的测定[J];流体工程;1986年02期
8 刘位育;;轴封动态径向力变化的研究[J];橡胶参考资料;1977年08期
9 黎树明;;45V型内叶泵的叶片径向力分析[J];武汉水运工程学院学报;1983年04期
10 霍省伟;袁好国;;变截面箱梁桥跨中底板径向力效应分析[J];科技信息;2010年17期
11 袁野;孙玉坤;黄永红;杨凯;;用于飞轮储能的单绕组磁悬浮飞轮电机径向力补偿方法[J];电工技术学报;2015年14期
12 浦哲;汪传生;边慧光;;硫化定型过程对全钢载重子午线轮胎径向力波动的影响[J];轮胎工业;2010年03期
13 牟介刚;施瀚昱;郑水华;甘建军;林玲;王硕;范文粲;;蜗壳断面形状对泵径向力平衡影响的研究与探讨[J];水泵技术;2013年03期
14 王秋蓉;葛宝明;;无轴承开关磁阻电机的转矩与径向力特性分析[J];北京交通大学学报;2007年02期
15 左曙光;马琮淦;何融;孙庆;孟姝;;车用永磁同步电机径向力波灵敏度分析和优化[J];振动.测试与诊断;2013年03期
16 赵惠麟;双螺杆压缩机径向力的计算[J];流体工程;1990年02期
17 欧鸣雄;贾卫东;邱白晶;管贤平;;进水池对斜流泵叶轮动态径向力的影响研究[J];水泵技术;2016年05期
18 史聪聪;屈福政;张春光;袁任远;;钢丝绳径向力学参数反演[J];起重运输机械;2017年08期
19 赵连春,杨球来,许贤良,宋艳亮;复合齿轮泵惰轮瞬态径向力分析及其平衡措施[J];煤炭科学技术;2004年11期
20 张波,于哲夫;使变量叶片泵径向力为常量的设计准则[J];辽宁工学院学报;1994年01期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 吴良材;;飞机空中硬管加油加油接嘴径向力测量传感器[A];2010中国仪器仪表学术、产业大会(论文集2)[C];2010年
2 熊冉;黄忠水;梁斌;;径向力八阶均匀性对轮胎高速噪声的影响[A];“赛轮金宇杯”第19届中国轮胎技术研讨会论文集[C];2016年
3 刘国海;孙玉坤;张浩;赵文祥;沈跃;;磁悬浮开关磁阻电动机径向力的动态解耦控制[A];江苏省自动化学会七届四次理事会暨2004学术年会青年学者论坛论文集[C];2004年
4 陈鸿飞;;屏蔽泵故障分析与处理[A];石油化工应用技术论文集[C];2004年
5 陈红勋;马峥;赵勉;;单流道泵内部流动研究方法探讨[A];第十七届全国水动力学研讨会暨第六届全国水动力学学术会议文集[C];2003年
6 周明;陈琴;姜萍萍;;车削细长轴引起变形以及产生振动的主要原因分析[A];2015年第二届中国航空科学技术大会论文集[C];2015年
7 赵福群;李柯;王锰伟;苑永超;燕敏霞;;机床用新型顶尖设计应用探讨[A];第七届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 宿向辉;离心泵作透平系统变转速及过渡过程研究[D];华南理工大学;2016年
2 张鑫;开关磁阻电机的振动和转矩脉动抑制研究[D];山东大学;2016年
3 贾晓奇;离心泵内不稳定流动及振动特性研究[D];浙江大学;2017年
4 杨泽斌;无轴承异步电机及其运行控制[D];江苏大学;2013年
5 齐发云;圆方永磁直流电机电磁噪声抑制的研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
6 吴登昊;高效低振动循环泵设计与试验研究[D];江苏大学;2013年
7 许威;基于电磁力的焊接热裂纹及变形随焊控制新方法[D];哈尔滨工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘万钧;双蜗壳结构对离心泵叶轮径向力的影响规律研究[D];兰州理工大学;2018年
2 刘航;水泵泵轴径向力模拟试验及检测研究[D];沈阳工业大学;2018年
3 王姣龙;基于径向力控制的开关磁阻电机振动抑制研究[D];大连理工大学;2017年
4 关忠宇;无轴承开关磁阻电机的径向力补偿控制[D];沈阳工业大学;2012年
5 周鹏;基于石英晶体等径向力结构压力传感器研究[D];黑龙江大学;2013年
6 盛曼;开关磁阻电动机性能与径向力分析及其控制策略研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
7 许彪;核主泵径向导叶和压水室匹配关系对径向力影响的数值研究[D];兰州理工大学;2017年
8 范福景;单级离心泵振动分析研究[D];西安石油大学;2013年
9 马晓妮;开关磁阻电机磁固耦合建模及有限元分析[D];河北工程大学;2014年
10 彭薇;新型双定子无轴承开关磁阻的设计和控制[D];沈阳工业大学;2012年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978