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高速部分流泵是基于新的设计理念开发出的一种新颖的小流量高扬程泵,在化工、航空等工程领域有着广泛的前景,其运行的稳定性也愈来愈重视,但是由于在运行介质和工况的复杂性,如流体中混合着气体介质、流体诱发压力脉动已成为无法回避的问题。因此评估出高速部分流泵的运行工况具有十分重要的意义。
本文在已有的水力设计方法基础上,设计出了高速部分流泵的诱导轮、叶轮、环形蜗壳,并用Fluent6.3进行数值分析,采用S-A湍流模型中的MRF进行了定常数值模拟;运用Mixture模型对该泵进行了气液两相流分析;在定常之后,重新定义为SM滑移网格技术,进行了非定常整机全流道数值运算;
本文研究的主要内容有:
1.基于GSB/V1—8/420—37—104ST型高速部分流泵的设计经验,对叶轮、蜗壳、喷嘴、诱导轮主要过流部件进行水力设计;
2.数值计算和试验对比分析了有诱导轮和无诱导轮时整机的外特性曲线,以及总压、速度矢量图、流动迹线图;表明:没有诱导轮的高速部分流泵内部叶片与叶片之间,不仅有回流,而且还伴随着二次回流,扬程显著下降;
3.运用FLUENT6.3中的Mixture模型对高速部分流泵整机进行的气液两相流进行数值分析,假设气泡直径一致且浓度分布均匀条件下,分析了不同气相浓度、不同的气泡直径,不同工况的整机内部流场的静压分布、绝对速度等高线、液相体积浓度分布以及泵能量外特性的对比分析;表明:在相同流量下,气相颗粒直径对于泵的外特性影响大于气相浓度对外特性的影响;
4、运用滑移网格技术对高速部分流泵整机进行非定常分析;由于叶轮和蜗壳的动静干涉作用,容易引起振动和噪声;在蜗壳壁面、喷嘴区域、进口、出口处一共设置了9个监测点并记录下点的压力脉动幅值,采用Origin8.0读取记录的数据进行FFT(快速傅立叶变换),将检测点的压力脉动转换为无量纲的脉动系数Cp,从系数可以观察出,随着流量的增大、压力脉动愈加激烈,但喷嘴区域震动始终最为剧烈;计算出叶轮的振动频率,得出振动的时域图和频域图,算出共振频率,其中以叶频f=975为一个波动周期,最大幅值为338;由以上计算为防止共振提供一定理论帮助;