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空化是影响离心泵机组稳定运行的重要因素之一,泵内发生空化时将造成机组性能下降,诱发机组振动加剧,影响机组的使用寿命。随着经济和科技的发展,对离心泵机组运行的效率和稳定性提出更高的要求,因此对离心泵空化流动特点及其诱导不稳定流动的影响进行研究,对提高离心泵空化性能,预防泵内空化产生,监测机组空化状态具有重要意义。本文以双蜗壳离心泵为研究对象,运用数值计算方法,以单相泵内流场特征为对照,分析离心泵空化性能、空化流动特点及空化状态下压力脉动特点,探究流量变化对泵内空化及压力脉动的影响。本文主要研究内容和成果如下:1.在ANSYS-CFX中对离心泵进行单相定常和非定常计算。对非定常计算中的泵内压力脉动信号进行提取,分析稳态和非稳态下泵内流动特点,为空化状态下的流场分析提供参考,模拟结果表明,在小流量工况下离心泵内不稳定流动加剧,双蜗壳结构对离心泵泵内不稳定流动具有一定的抑制作用。2.对泵进行设计工况下的空化数值模拟,根据计算结果预测临界汽蚀余量((8),分析不同装置汽蚀余量下泵内空泡分布和压力分布,提取空化状态下压力脉动信号。模拟结果表明,当装置汽蚀余量降低到临界汽蚀余量以下时,扬程急剧降低,捕捉到空泡初生在叶片吸力面进口靠近后盖板处,空泡主要附着在从叶片吸力面进口到叶片出口方向1/3叶片长度区域,空泡形态受叶片吸力面压力分布影响。3.对离心泵偏工况下(0.8、1.2)进行空化数值模拟。预测对应工况下的临界汽蚀余量((8),通过非定常计算,获得空化状态下压力脉动信号,并结合设计工况空化和无空化状态流场特点进行分析,结果表明,离心泵空化性能随着流量的增大而降低,流量变化对泵内空泡形态和分布位置有重要影响。4.对非定常计算的泵内不同状态的压力脉动的时域数据和基于快速傅里叶变换(FFT)得到的频域数据进行对比,分析不同工况下叶片吸力面和压力面沿轴面截线和流线方向的压力脉动特性、蜗壳内压力脉动规律及双隔舌位置的压力脉动特点,结果表明,叶片同一轴面截线的压力波动一致,沿流线方向从叶片进口到出口压力脉动强度逐渐增大,压力波动有周期性特点,蜗壳圆周方向的压力脉动主频为叶频,蜗室断面面积对压力脉动强度有重要影响,隔舌处压力脉动强度受空化流动影响较大。