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,適應揚程范圍大,抗汽蝕性能良好等優(yōu)點,在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著重要作用。隨著水力機械單機容量和尺寸的增加,人們對其運行穩(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口段、葉輪、導葉、彎管段和出口段共五個部分進行了三維湍流數(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)狀及應用情況,闡述了高比轉(zhuǎn)速斜流泵葉輪和導葉的水力設計方法,并在此基礎上,根據(jù)設計參數(shù)對模型泵葉輪及與之對應的空間導葉進行設計。
　　 2.基于商業(yè)CFD軟件FLUENT中的標準k-ε模型、SIMPLEC算法和滑移網(wǎng)格

3、技術,對高比轉(zhuǎn)速斜流泵進行數(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.介紹了揚程、軸功率、水力效率預測值的計算方法和公式,對斜流泵模型特性曲線進行性能預測,將預測得到的揚程-流量曲線和效率-流量曲線與試驗值進行比較,在設計工況點的揚程誤差為16.7％,效率誤差為-6.5％。從總體上

4、來看,模擬的揚程、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)值模擬預測的準確性。
　　 4.在定常求解穩(wěn)定的基礎上,再進行非定常數(shù)值計算,獲得了葉輪和導葉之間不同時間的各個流動情況,分析了設計工況下葉輪和導葉相互作用時的不同時刻的壓力變化情況。
　　 5.分析了設計工況下的葉輪進口、葉輪出口、導葉中間和導葉出口4個不同位置的壓力脈動,并對其進行傅里葉變換(FFT)分析其頻譜規(guī)律；同時對非設計工況下斜流