雙葉片泵內(nèi)壓力脈動(dòng)的數(shù)值模擬.pdf

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1、第26卷2010笠第6期6月農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)TransactionsoftheCSAEVbl．26No．6Jun．2010129雙葉片泵內(nèi)壓力脈動(dòng)的數(shù)值模擬朱榮生1，一，胡自強(qiáng)蜮，付強(qiáng)1(1．江蘇大學(xué)流體機(jī)械工程技術(shù)研究中心，鎮(zhèn)江212013；2．江蘇國泉泵業(yè)制造有限公司，鎮(zhèn)江212009)摘要：為分析雙葉片泵內(nèi)壓力脈動(dòng)特點(diǎn)及其主要影響岡素，采用RNG肛s模型對(duì)由Dt‘輪水體、蝸殼水體及葉輪進(jìn)口延伸段水體組成的三維計(jì)算區(qū)域進(jìn)行3種不同工況下的非定常計(jì)算。通過分析計(jì)算模擬數(shù)據(jù)得出雎力脈動(dòng)時(shí)域圖及頻譜圖，結(jié)果表明，雙葉片泵內(nèi)壓力波動(dòng)呈正弦周期性變化，

2、進(jìn)口處監(jiān)測點(diǎn)壓力波周期為其他監(jiān)測點(diǎn)的2倍：壓力脈動(dòng)卞要與泵內(nèi)動(dòng)靜耦合作用有關(guān)，葉輪進(jìn)口壓力脈動(dòng)主頻等于葉輪的轉(zhuǎn)頻，葉輪與蝸殼耦合處及蝸殼出口壓力脈動(dòng)主頻等于葉輪轉(zhuǎn)頻與葉片數(shù)的乘積，不同流量F同一監(jiān)測點(diǎn)具有相同的主頻，但其主頻幅值不同，小流量下幅值最大，設(shè)計(jì)流量下幅值最小，葉輪與蝸殼耦合處壓力脈動(dòng)從隔舌處開始在葉輪旋轉(zhuǎn)方向上逐漸衰退，所得結(jié)論對(duì)掌握雙葉片泵內(nèi)壓力脈動(dòng)產(chǎn)生的原理及其特性具有重要的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：泵，壓力，數(shù)值分析，雙葉片，動(dòng)靜耦合，壓力脈動(dòng)doi：10．3969d．ism．1002—6819．2010．06．023中圖分類號(hào)：T

3、H311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1002—6819(2010)一06—0129—06朱榮生，胡自強(qiáng)，付強(qiáng)．雙葉片泵內(nèi)壓力脈動(dòng)的數(shù)值模擬[J】．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26(6)：129—134．ZhuRongsheng，HuZiqiang，F(xiàn)uQiang．Numericalsimulationofpressurefluctuationindouble—bladepump[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(6)：129一134．(inChinesewithEnglishabstract)0引言雙葉片泵主要用于輸送

4、含有固體物質(zhì)的液體，在冶金、礦山、化工等工業(yè)和河道疏浚、污水處理等部門中有著廣泛的應(yīng)用，深入研究其內(nèi)部流動(dòng)對(duì)于提高效率和改善其性能具有重要的意義。國內(nèi)學(xué)者主要針對(duì)清水離心泵及軸流泵內(nèi)的壓力脈動(dòng)數(shù)值計(jì)算進(jìn)行研剄卜引。其中文獻(xiàn)[1】采用“凍結(jié)轉(zhuǎn)子法”處理離心泵內(nèi)葉輪與蝸殼間動(dòng)靜耦合流動(dòng)的參數(shù)傳遞和相互干擾問題問題，得出了離心泵內(nèi)壓力分布及速度分布，文獻(xiàn)【2]對(duì)離心泵內(nèi)葉輪與蝸殼動(dòng)靜耦合誘發(fā)壓力脈動(dòng)頻譜進(jìn)行了試驗(yàn)研究；模擬方面，文獻(xiàn)[3]對(duì)5個(gè)葉片的普通清水離心泵采內(nèi)葉輪與蝸殼動(dòng)靜耦合進(jìn)行了研究，分析了在設(shè)計(jì)流量點(diǎn)下，泵內(nèi)蝸殼流道及葉輪流道內(nèi)部監(jiān)測

5、點(diǎn)壓力波動(dòng)及壓力脈動(dòng)頻譜，而文獻(xiàn)[4】及文獻(xiàn)[5]則分別對(duì)于高速泵及軸流泵內(nèi)葉輪與導(dǎo)葉內(nèi)部流場及其壓力脈動(dòng)進(jìn)行了分析，得出壓力脈動(dòng)頻譜趨勢與試驗(yàn)值基本吻合。國外在泵內(nèi)壓力脈動(dòng)的研究方面起步較早，已有較深入的研剄“91，1982年Dring等人【6】提出導(dǎo)致泵內(nèi)壓力脈動(dòng)2種因素，分別為動(dòng)葉輪與蝸殼之間的相互作用及泵內(nèi)沖擊。文獻(xiàn)【7．9]對(duì)清水離心泵內(nèi)壓力脈動(dòng)進(jìn)行了深入研究，并得出一致的結(jié)論，即離心泵內(nèi)壓力脈動(dòng)的主頻等于葉輪轉(zhuǎn)頻與葉片數(shù)的乘積。收稿日期：2010-01．18修訂日期：2010-06-01基金項(xiàng)目：國家科技型中小企業(yè)創(chuàng)新摹金項(xiàng)目(0

6、8C26213200647)作者簡介：朱榮生(1964一)，男，湖南道縣人，研究員，博士，主要從事流體機(jī)械及工程研究。鎮(zhèn)江江蘇大學(xué)流體機(jī)械工程技術(shù)研究中心，212013。Email：zrs@嘶s．edu．cn※通信作者：胡自強(qiáng)(1986--)，男，江兩撫州人，主要從事流體機(jī)械及工程研究。鎮(zhèn)江江蘇大學(xué)流體機(jī)械工程技術(shù)研究中心，212013。Email：huziqiangld(@126．corn本文研究對(duì)象為雙葉片特殊形式葉輪的離心泵，采用RNGK．s模型，在對(duì)蝸殼內(nèi)壓力脈動(dòng)波動(dòng)及其頻譜數(shù)值模擬進(jìn)行研究的同時(shí)，針對(duì)泵內(nèi)葉輪進(jìn)口及蝸殼出口受脈動(dòng)的影

7、響進(jìn)行了分析，揭示了葉輪進(jìn)口、葉輪與蝸殼耦合處及蝸殼出口壓力脈動(dòng)的主要影響因素及壓力脈動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理，對(duì)于掌握雙葉片泵內(nèi)雎力脈動(dòng)產(chǎn)生的原理及其特性具有重要的指導(dǎo)意義。1葉輪基本參數(shù)和計(jì)算域葉輪的設(shè)計(jì)參數(shù)：流量0=250In3／h，揚(yáng)程三}25m，轉(zhuǎn)速1470r／min，比轉(zhuǎn)速126，設(shè)計(jì)模型為離心式雙葉片泵。采用PRO／E軟件生成三維計(jì)算區(qū)域模型，如圖1所示，為使模擬結(jié)果更加穩(wěn)定，對(duì)葉輪進(jìn)口進(jìn)行了適當(dāng)?shù)难由欤麄€(gè)模型由1個(gè)動(dòng)葉輪水體、1個(gè)靜止蝸殼水體及進(jìn)口延伸段水體組成。模型中未考慮容積損失及葉輪前后蓋板與流體的摩擦機(jī)械損失。圖1計(jì)算區(qū)域圖Fi

8、g．1Calculationdomain2網(wǎng)格的劃分及監(jiān)測點(diǎn)2．1網(wǎng)格劃分采用FLUENT中自帶的網(wǎng)格劃分軟件GAMBIT進(jìn)130農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)2010位行網(wǎng)格劃分，