【摘 要】
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高速离心泵具有高转速、高扬程、高功率的特点,在化工、军用等领域的应用愈加广泛。叶轮内部流体在高转速下的流动分离以及叶片和蜗壳隔舌的动静干涉等作用极易导致剧烈的压力脉动和振动,严重影响高速离心泵的稳定运行。而叶片尾缘型线与动静干涉、尾迹流、射流等密切相关,探究不同叶片尾缘型线对高速泵内部流动和振动的作用极具现实意义。本文基于大涡模拟和流固耦合方法计算研究了7种叶片尾缘型线高速离心泵内部流动、压力脉动
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高速离心泵具有高转速、高扬程、高功率的特点,在化工、军用等领域的应用愈加广泛。叶轮内部流体在高转速下的流动分离以及叶片和蜗壳隔舌的动静干涉等作用极易导致剧烈的压力脉动和振动,严重影响高速离心泵的稳定运行。而叶片尾缘型线与动静干涉、尾迹流、射流等密切相关,探究不同叶片尾缘型线对高速泵内部流动和振动的作用极具现实意义。本文基于大涡模拟和流固耦合方法计算研究了7种叶片尾缘型线高速离心泵内部流动、压力脉动和振动特性。主要研究内容如下:（1）设计了MB系列和PB系列尾缘型线的叶轮,采用UG 11.0对高速泵流体域和转子固体域进行建模,采用无量纲扬程系数进行网格无关性验证;通过CFX18.0进行高速泵内稳态和瞬态流场计算,并采用Workbench 18.0进行流固耦合计算。通过实验测量了原型高速离心泵的外特性、压力和转子振动等数据并将计算结果与实验进行对比以确保计算的可靠性。（2）研究了不同叶片尾缘型线高速离心泵的外特性以及叶轮、蜗壳隔舌处和蜗壳流道内部的流动特性。改型后泵的扬程均高于原型高速离心泵;改型后的效率在小流量下几乎相同,在其它流量下比原型高速泵大。MB系列叶轮在流场分布和涡分布上较原型叶轮有所改善,PB系列叶轮之间区别较大。（3）研究了不同叶片尾缘型线高速离心泵叶轮流道和蜗壳流道的压力脉动特性。MB系列叶轮压力值和主频幅值均低于原型叶轮,其中MB15和MB30高速泵的压力脉动强度值整体低于原型高速泵。PB系列叶轮压力值下降较多但主频幅值和压力脉动强度高于原型叶轮。（4）研究了不同叶片尾缘型线高速离心泵的转子振动特性。MB系列的转子整体振动位移和振动速度均低于原型转子。PB系列在X、Y方向的转子振动位移和振动速度大于原型转子,而在Z方向小于原型转子。对于X、Y方向的振动加速度,各系列转子均在轴频fn和叶频fBPF以及它们的倍频处出现高幅值点,除此之外还存在大量表现形式为a fBPF±b fn的旁带信号,除PB15其他叶片尾缘型线的转子在低频段的振动能量相较于原型转子均有所降低。在Z方向的高幅值均为倍轴频、叶频及其倍频,改型后的转子主频幅值和振动能量均有降低。
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