离心式固液两相流泵叶轮的振动特性分析

摘要

离心式固液两相流泵现广泛应用在采矿、冶金及电力等工业领域，其工作运行时产生的振动是导致其发生故障和寿命减短的重要因素，离心式固液两相流泵的叶轮是其主要过流件，泵内流体对其振动的影响不容忽视。因此，本文将对离心式固液两相流泵内部流场进行数值模拟分析进而研究叶轮在流体激励作用下的振动响应特性及振动发生规律。
　　本文运用Pro/E建模软件对离心式固液两相流泵的叶轮以及蜗壳流道进行实体建模，在网格划分软件ICEM-CFD中对叶轮流道和蜗壳流道进行网格划分，在流场分析软件CFX中对离心式固液两相流泵的内部流场进行数值模拟，得到流场趋于稳态后的叶轮应力分布，将叶轮模型导入AnsysWorkbench里进行实体网格划分，将流场分析结果加载到叶轮上，进行流固耦合分析，求解出叶轮的应力分布，进而对叶轮进行预应力下的模态分析，得到叶轮前5阶的固有频率及振型图，分析得到了其振动响应规律并给出了减小叶轮振动的合理化建议。改变叶轮叶片数目做同样的分析，并且对叶轮的共振特性进行对比分析，发现改变叶轮叶片数目能够有效减小叶轮的振动，避开激振频率并防止共振的发生。
　　本文所做的研究分析对实际工程具有现实的意义，同时对其他叶轮机械的振动特性分析也具有很大的参考价值。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课置研究目的与意义

1．2 离心式固液两相流泵简介

1．3 国内外研究现状

1．3．1 离心式固液两相流泵的研究现状

1．3．2 泵振动特性的研究现状

1．4 本课置的主要工作

2 离心式固液两相流泵的工作原理及振动机理

2．1 离心式固液两相流泵的工作原理及基本方程

2．1．1 离心式固液两相漉泵的工作原理

2．1．2 离心式同液两相流泵的基本方程

2．1．3 同液两相流体的一般方程

2．2 离心式固液两相流泵的振动机理

2．2．1 机械原因产生的振动

2．2．2 内部流场产生的振动

3 离心式固液两相流泵数值计算相关理论及方法

3．1 流场数值模拟理论及方法

3．1．1 泵内部流场数值模拟理论

3．1．2 基于CFD的泵内部流场分析的基本思路和方法

3．2 流固耦合基本理论及方法

3．2．1 流固耦合基本理论

3．2．2 流同藕合的软件实现方法

3．3 叶轮预应力下的模态分析基本理论及方法

3．3．1 叶轮振动的基本形式

3．3．2 叶轮振动的固有频率

3．3．3 模态分析

3．3．4 叶轮共振特征分析

3．3．5 模态分析过程

4 离心式固液两相流泵叶轮预应力下的模态分析

4．1 模型建立

4．1．1 Pro／E建模软件介绍

4．1．2 基于Pro／E的叶轮及泵内部流道的模型建立

4．2 离心式固液两相流泵内部流场模拟分析

4．2．1 内部流道网格划分

4．2．2 离心式固液两相流泵流场模拟与结果分析

4．3 流固耦合分析

4．4 预应力下模态分析

4．4．1 叶轮在预应力下的模态分析

4．4．2 结论

4．5 叶轮共振特性对比分析

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

作者简介

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