離心泵內(nèi)部間隙流動及其激勵特性.pdf

1、基于離心泵在各領(lǐng)域中的廣泛運(yùn)用，其運(yùn)行的穩(wěn)定性已受到越來越多的關(guān)注。流激振動是影響離心泵運(yùn)行穩(wěn)定性的主要因素之一，其中主要過流部件中流動產(chǎn)生的影響有諸多理論與試驗支持，而間隙流動則鮮有研究。離心泵間隙內(nèi)的流動特性不僅會使其性能發(fā)生改變，同時也會影響離心泵的壓力脈動以及振動特性，使得泵的運(yùn)行狀態(tài)受到影響。對離心泵的間隙流動進(jìn)行研究，不僅可以獲得其內(nèi)部流動特性以及誘導(dǎo)振動噪聲的規(guī)律，也可為流激振動的機(jī)理研究提供參考。
　　本文以一臺低

2、比轉(zhuǎn)速離心泵為研究對象，分別采用0.25 mm、0.5 mm以及0.75 mm（與葉輪進(jìn)口直徑的百分比分別為0.3125％、0.625%以及0.9375%）的口環(huán)間隙，進(jìn)行了定常與非定常的數(shù)值計算，以及性能、壓力脈動、振動試驗。通過對葉輪外表面的壓力場求解和分析，得到葉輪所受的徑向力，并結(jié)合試驗測得的各監(jiān)測點(diǎn)的壓力脈動及振動數(shù)據(jù)，對離心泵間隙的流動特性及其激勵特性進(jìn)行初步的探索。論文主要工作及獲得的主要結(jié)論如下:
　　1)對有無口

3、環(huán)間隙模型的方案以及不同口環(huán)間隙的方案的模型泵進(jìn)行定常與非定常數(shù)值模擬，得到了不同方案的性能、徑向力、流動特性以及壓力脈動特性。由結(jié)果可知：有口環(huán)間隙模型方案的性能曲線略低；口環(huán)間隙的存在對葉輪內(nèi)部的流動特性產(chǎn)生了顯著的影響，使其更為復(fù)雜；有口環(huán)間隙模型方案除隔舌外的各個部位的壓力脈動更高。隨著流量的增加，葉輪所受徑向力隨著口環(huán)間隙的增大而呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。小流量以及設(shè)計點(diǎn)工況時，隔舌區(qū)域中葉輪所受徑向力大小與口環(huán)間隙大小無關(guān)；大

4、流量工況時，葉輪所受徑向力隨口環(huán)間隙的增大而增大。在設(shè)計工況下，葉輪進(jìn)口及其上游、前腔進(jìn)口、葉輪出口的葉頻處的壓力脈動幅值隨著口環(huán)間隙的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢；設(shè)計工況下，前腔內(nèi)流體的流動速度以及渦量隨著口環(huán)間隙的增大而增大。
　　2)采用微型動態(tài)壓力傳感器對泵進(jìn)行了性能測試基礎(chǔ)上的壓力脈動試驗，由結(jié)果可知：
　　當(dāng)流量增大時，隨著口環(huán)間隙的增大，揚(yáng)程呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢；軸功隨著口環(huán)間隙的增大而略降。口環(huán)間隙對泵內(nèi)的

5、壓力脈動特性所產(chǎn)生的影響，會隨著工況的改變而發(fā)生明顯的改變。存在一個最佳的口環(huán)間隙尺寸使得設(shè)計工況下葉頻處的壓力脈動幅值最小。葉頻所對應(yīng)的壓力脈動幅值在前腔進(jìn)口處以及葉輪出口處，隨口環(huán)間隙的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢；口環(huán)一周以及葉輪進(jìn)口及其上游的平均壓力脈動隨著口環(huán)間隙的增大而減小。
　　3)對泵不同口環(huán)間隙方案進(jìn)行振動測量試驗，得到基腳及泵體的振動信號，由結(jié)果可知：在0~20000 Hz頻段內(nèi)無論是偏工況或者設(shè)計工況，不同的口