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《基于流固耦合的蝸殼式混流泵壓力脈動及結(jié)構(gòu)特性分析》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文基于流固耦合的蝸殼式混流泵壓力脈動及結(jié)構(gòu)特性分析THEANALYSISOFPRESSUREFLUCTUATIONANDSTRUCTURALCHARACTERISTICSOFMIXEDFLOWPUMPWITHVOLUTEBASEDONFSIMETHOD周增昊哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年7月中圖分類號：TH313學(xué)校代碼：10213UDC：621.6密級：公開工程碩士學(xué)位論文基于流固耦合的蝸殼式混流泵壓力脈動及結(jié)構(gòu)特性分析碩士研究生：周增昊導(dǎo)師：蔡偉華副教授申請學(xué)位：工程碩士學(xué)科：動力工程所在單位：能源科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2015年7
2、月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:：TH313UDC：621.6DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEANALYSISOFPRESSUREFLUCTUATIONANDSTRUCTURALCHARACTERISTICSOFMIXEDFLOWPUMPWITHVOLUTEBASEDONFSIMETHODCandidate：ZhouZenghaoSupervisor：AssociateProf.CaiWeihuaAcademicDegreeAppliedfor：Mast
3、erofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：SchoolofEnergyScienceandEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要混流泵是一種目前在各個領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣的流體機(jī)械。泵內(nèi)的流動復(fù)雜，其內(nèi)部的流動狀況直接影響到泵性能的優(yōu)劣，由流體不穩(wěn)定流動誘發(fā)的壓力脈動所導(dǎo)致的振動問題一直伴隨著混流泵的運(yùn)行，是影響其穩(wěn)定運(yùn)行及造成葉片
4、疲勞破壞的重要因素。因此對其內(nèi)部壓力脈動規(guī)律的研究，對于泵設(shè)計(jì)者來說具有重要意義。同時(shí)，在泵運(yùn)行過程中，內(nèi)部流場與葉輪結(jié)構(gòu)通過壓力脈動規(guī)律相互作用，即流固耦合現(xiàn)象，這種相互作用也應(yīng)該考慮。而且泵的設(shè)計(jì)不僅要滿足水力特性的要求，也要考慮其結(jié)構(gòu)特性，對其強(qiáng)度及振動特性進(jìn)行評價(jià)。因此，本文將基于流固耦合方法對混流泵內(nèi)流體誘發(fā)的壓力脈動特性進(jìn)行研究，分析其作用規(guī)律，并進(jìn)一步對轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度變形分析和振動特性分析。本文通過數(shù)值模擬手段，以一蝸殼式混流泵為研究對象，采用雙向流固耦合的方式對泵內(nèi)瞬態(tài)流動進(jìn)行模擬，獲得其流動特性，并主要對混流泵內(nèi)的壓力脈動
5、特性進(jìn)行分析。通過對泵內(nèi)不同部位的壓力脈動及壓力脈動頻譜分布的分析，可以發(fā)現(xiàn)泵內(nèi)壓力脈動呈現(xiàn)一種周期性變化，且這種變化與動靜葉片數(shù)有關(guān)。泵內(nèi)壓力脈動的主頻為轉(zhuǎn)頻及葉頻，最大壓力脈動強(qiáng)度發(fā)生的位置在動靜葉之間的間隙處，也證明了動靜干涉效應(yīng)是壓力脈動產(chǎn)生的主要原因。并將獲得的葉輪部分的流場壓力信息作為后續(xù)結(jié)構(gòu)分析的水動力載荷數(shù)據(jù)。同時(shí)，基于有限元計(jì)算方法，對混流泵轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析及動力特性分析。研究不同載荷下葉輪的應(yīng)力及變形分布規(guī)律，得出水壓力是對葉輪結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的主要因素，并計(jì)算出最大應(yīng)力值和最大變形量及其出現(xiàn)的位置。并對流固耦合條件下的
6、瞬態(tài)應(yīng)力應(yīng)變變化規(guī)律進(jìn)行分析，為強(qiáng)度校核提供數(shù)值依據(jù)。為分析轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的振動特性，還對其進(jìn)行了模態(tài)分析，得出轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的固有頻率和各階頻率下的振型。通過比較轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)在空氣介質(zhì)中和水介質(zhì)中的固有頻率，發(fā)現(xiàn)水介質(zhì)的存在會使轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的固有頻率有所降低，所以在進(jìn)行共振分析時(shí)，水介質(zhì)的影響應(yīng)該考慮。另外，模態(tài)分析的結(jié)果還可以為進(jìn)一步分析轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的動力特性提供模態(tài)參數(shù)，深入了解葉片振動機(jī)理。關(guān)鍵字：混流泵，流固耦合，壓力脈動，靜力分析，模態(tài)分析-I-AbstractAbstractMixedflowpumpisakindoffluidmachinerywhi
7、chisusedmoreandmorewidelyatpresent.Theinternalflowinpumpisrathercomplex,andtheconditionsoffluidflowcanaffectthemeritsofpumpperformancedirectly.Thevibrationproblemscausedbythepressurepulsationofinstablefluidflowhasbeenaccompanywiththeoperationofmixedflowpumpallalong.Itisanim
8、portantfactorincausingunstableoperationandbladesfatiguefracture.Therefore,itisimpo
