离心泵作为一种用途广泛的机械设备,除了需要满足其正常水力性能外,还要保证振动特性能够达到要求,防止因振动引起运行不稳定、设备故障等一系列问题。本文以力源-传递途径-响应为研究思路,基于全流场的稳态分析结果,考虑流固耦合作用机理,分别从非稳态流动特性及其诱导的流致激励、建立泵组有限元模型和瞬态动力学振动分析方面出发,开展离心泵的流致激励及振动特性研究。本文以某立式单级离心泵为研究对象,主要内容如下:(1)针对离心泵全流场进行网格划分以及数值模拟,将离心泵外特性数值结果和试验结果进行对比;通过流场数值模拟,获得了蜗壳沿周向和径向的压力及速度分布特性;研究叶轮盖板外侧和蜗壳静止壁面之间压力及速度分布特点;同时分析口环间隙进口和出口附近的流场出现回流漩涡现象的原因机理。(2)基于稳态特性分析,采用双向流固耦合方法,分析结构变形和流致激励之间的相互作用对流场的非稳态影响。从时域和频域分别探究,分析流固耦合作用对叶轮、蜗壳、口环间隙等流场的压力和流致激励产生的影响。分析表明:时域上,流固耦合计算结果在局部区间内比非稳态计算结果波动地更剧烈,尤其是体现在叶轮附近流域的监测点;频域上,对于监测点不同特征频率的幅值,流固耦合计算结果与非稳态计算结果存在一定差异。(3)根据前后泵腔和口环间隙的压力变化特性分析,分别从边界条件和结构两个方面探究流致激励的影响规律。通过对流量、口环间隙、平衡孔直径以及后泵腔结构这四个方面的研究,分析影响流致激励的作用机理,并获得流致激励的时域和频域特性。通过研究流致激励的影响因素,为降低离心泵振动激励源提供一定基础。(4)建立离心泵有限元模型,通过模态分析确定离心泵的固有频率及相应振型,并与模态试验结果吻合较好。根据流体计算求得的叶轮和蜗壳内表面流致激励,采用瞬态动力学分析方法,将流致激励通过节点加载方式施加到结构上并计算不同流量下离心泵的振动响应,分析其振动规律并通过实验测试验证振动规律的准确性。