基于流固耦合的轴流泵压力脉动与动应力的关联性研究

摘要

采用Reynolds时均Navier-Stokes方程和RNG k-ε双方程湍流模型,基于弹性体结构动力学方程,采用ANSYS和CFX软件对轴流泵内部流场和叶轮结构响应进行多工况双向同步耦合求解,研究轴流泵叶片的动应力特性以及叶轮进出口处压力脉动特性。预测了叶片的位移变形和应力分布规律。计算结果表明,耦合作用下轴流泵叶片的最大位移发生在叶片进水边轮缘处,叶片根部位移较小;叶片根部与轮毂接触处靠近进水边一侧存在明显的应力集中现象;叶片的应力和变形均随着轴流泵流量的增加而逐渐减小;叶轮进口前水流压力脉动频率主要由叶轮叶片通过频率决定;设计工况下的压力脉动幅值最小。