离心泵整机流场计算方法研究

为了探究不同流场计算方法对离心泵内部稳态及非稳态流动计算结果的影响,以某型离心泵为研究对象,建立了流场三维有限元网格。采用Fluent软件仿真技术,利用RNG k-ε湍流模型,分别运用流固耦合与非流固耦合两种方法对离心泵流场进行稳态及非稳态数值计算。对比两种计算方法得到的稳态速度与压力对比,以及非稳态的不同监测点压力脉动对比。结果表明:流固耦合对蜗壳内的速度压力分布、压力脉动以及所受流体激励力有一定影响,对叶轮的影响很小,研究结果对于流场计算方法的选择具有重要的参考和借鉴作用。     

飞机发动机驱动泵出口管路振动分析与优化

为了研究飞机发动机驱动泵出口流体压力脉动对管路结构振动的影响,基于某型飞机发动机驱动泵真实结构参数,建立了AMESim柱塞泵模型,模拟了柱塞泵额定工作状态下液压油出口流动特性,得到流体压力脉动函数表达式。选取液压泵出口段管路结构进行建模分析,将流体脉动函数表达式作为管路入口流体边界条件输入,对管路进行流固耦合振动特性分析。结果表明:管路的过渡段在流体冲击下产生的变形最大,变形量为1.1774 mm;当流体激励频率接近管路一阶固有频率时,管路发生共振的振幅最大,其中最大振幅为31.227 mm。最后,通过加设弹性卡箍的方法对管路进行优化,优化方法有效降低了流体激励对管路振动的影响。     

离心泵蜗壳流体诱导振动计算及试验探究

离心泵内流体压力脉动会诱导泵体结构振动,振动计算方法有多种。通过流固耦合仿真计算并与振动测试数据对比,结果表明:通过流固耦合计算的方式,得出水力诱导振动的主要分量为叶频,在叶频处试验值与测试值误差较小。由于叶频处幅值对离心泵总振级有重要影响,因此本计算方法对低振动水泵的设计具有参考价值——可以通过各种水力优化措施,降低计算所得叶频处幅值,为改进设计提供指导。     

风机叶片掠过频率噪声的等效激励源辨识方法

离心风机流体激励源位于风机内部,并且是分布式的激励源,可以通过计算流体力学（computational fluid dynamics,简称 CFD）分析计算激励力分布,但无法通过表面的动力响应来反求激励力,验证CFD结果的正确性。针对此问题,建立了风机叶片噪声的等效激励源辨识方法,用实验的方法获得蜗壳振动大小以及候选等效激励点到蜗壳振动测点的传递函数,测量了离心风机在额定工况下的压力脉动大小,通过多项式拟合得到了蜗壳面上的压力脉动分布,为等效源选择提供依据。通过最小误差算法优化选择等效激励源候选点,根据Tikhonov正则化算法反演得到等效激励力大小,再用测量得到的传递函数与反演得到的等效激励力计算蜗壳、机脚等位置的振动响应,来验证反演结果的等效性与准确性。主要的叶片掠过频率峰值反演结果与测量结果误差在2 dB左右,成功反演了离心风机叶片掠过频率等效激励力。     

泵源与机体共同激励下液压管路振动特性

车辆液压系统在工作过程中会受到车体振动与泵源液压脉动双重激励的影响,对压力波的传递及管网的振动产生重要影响。针对车辆液压系统泵源激励和车辆机体激励产生的振动进行分析,研究多源激励下管路的振动规律及压力波的传递规律。首先对泵源与机体共同激励下管路振动的计算方法进行了分析,将流体域动力学方程与固体域动力学方程进行组合,建立了流固耦合的总体动力学方程,然后对方程进行离散求解。基于理论推导,采用数值模拟的方法对液压管路的振动进行了分析,研究发现,液压系统在泵源谐波激励下的振动响应表现为宽频域的强迫振动,其谐波频率与泵源流体压力脉动频率保持一致,当泵源产生的压力脉动频率与液压管路的固有频率接近时,会激起管路结构大幅度共振响应。     

离心泵转子振动研究现状与展望

针对国内外文献中所分析的离心泵转子振动的影响因素,结合试验所得结果对离心泵的计算模型、计算设计方法和振动故障等研究现状进行综合分析,提出离心泵转子振动分析应在已有的分析理论基础上分别分析离心泵的汽蚀、流体激振、密封间隙力等因素对离心泵转子振动的影响,并提出将流固耦合、汽蚀和碰摩耦合理论综合起来分析离心泵转子部件的振动现象.     

载流薄板式流体滤波器性能研究

提出了一种载流薄板耦合振动式流体脉动抑制原理,研制了一种结构振动式流体滤波器,利用阻尼平衡孔和静压平衡容腔及薄板的振动衰减流体脉动能量,实现了流体谐振和结构谐振的共同滤波。利用小扰度理论对流体耦合作用下载流薄板进行了动力学分析,应用集中参数法分析了滤波器的动态特性,建立了传递矩阵模型,仿真分析得出了理论模型的一致结果。最后对实验样机进行了性能测试,通过对流体压力的时域及频域信号分析,证明滤波器在耦合共振频率点具有良好的流体脉动衰减效果,同时在其滤波带宽范围内,也具有一定的流体系统压力脉动抑制效能,验证了理论分析的正确性,为流体系统压力脉动抑制提供了新方法。     

T型航空液压管路的流固耦合振动特性分析

分支型液压管路在复杂工况条件下极易发生泄漏和断裂的事故。针对T型航空液压管路分支结合部由泵的流体压力脉动和外部机械激励产生的耦合振动问题,提出使用有限元仿真与流固耦合振动试验结合的方法进行研究。首先验证有限元方法求解管路振动问题的可行性,然后对T型管路进行模态分析和谐响应分析,探讨流体压力及管路固体弹性模量对管路振动的影响。结果表明:随着流体压力的增大,管路低阶模态受影响明显;随着弹性模量的增大,管路高阶模态受影响明显。在外力激振环境下,前3阶模态容易被激发。     

离心泵蜗壳与叶轮间隙对泵组振动的影响

本文以某型单级离心泵作为研究对象,计算得出几种不同蜗壳与叶轮间隙条件下的流场脉动激励力,仿真预测泵组机脚的振动加速度响应并与实验结果对比验证,探究蜗壳与叶轮间隙对泵组振动的影响规律,为离心泵在设计阶段提供有益参考。     

多振动源激励下船用离心泵振动特性分析

为了确定流体激励和轴系激励对离心泵振动的主要影响,通过对离心泵进行非定常流场计算,分析流体激励和轴系激励诱导离心泵振动特性.选择采用轴系不对中作为激励源,结果表明:轴系不对中时,离心泵在1APF(电机转动频率)处振动响应增强,并出现明显的2APF响应,1BPF(1倍叶片通过频率)处振级和中频段振级几乎无变化;当流体激励并伴有轴系不对中时,离心泵在1APF处和1BPF处出现明显的振动响应,1BPF处的振级与仅轴系激励时相差较大.     

流体激振及其对离心叶轮转子的影响

求出了离心泵叶轮所受的流体激振力,并研究了离心泵在考虑流体激振力时的动态特性。建立了在该状态下的运动微分方程。分析了流体激振力对离心泵叶轮系统的振动及其轴心轨迹的影响,为离心泵的监控和设计提供了理论依据。     

泵源液压系统压力脉动抑制方法研究

介绍了泵源液压系统振动与噪声产生的原因,分析了液压系统振动与噪声的危害。设计制造了一种基于流体—结构耦合振动的结构共振式液压脉动滤波器,在转运车泵源液压系统压力脉动测试试验平台上进行了2组试验。测试了泵源液压系统实际工况的压力脉动和安装滤波器后系统的压力脉动情况,得出2种试验条件下的液压脉动波动幅度和脉动率。验证了结构共振式液压脉动滤波器的使用效能和不足,为液压系统振动控制提供了新的技术手段。     

往复式压缩机管道振动分析与优化

振动问题严重影响着压缩机管路系统的长周期安全运行。针对往复式压缩机管道振动问题,基于ANSYS有限元分析软件对振动剧烈的管路进行流体压力脉动计算与流固耦合模态分析。结果表明,诱发管路振动的主要原因是流体压力脉动频率和管道机械固有频率均落在了压缩机激振频率共振区内,增加防震管托的解决方案可以在一定程度上减弱管道振动,经对比不同约束位置的模态分析结果,确定了最合理的约束位置。     

偏离工况下离心泵的压力脉动和振动分析

为分析偏离工况下离心泵压力脉动和振动情况,本文采用大涡模拟和滑移网格技术研究一离心泵在偏离工况下叶轮内部和叶轮与蜗壳动静干涉位置的压力脉动,并对其进行了频域分析。分析结果表明:离心泵内部流动产生的压力脉动主频多数情况下是其通过频率。在不同运行工况下,叶轮出口处的压力脉动幅值均最大,大流量偏离工况下离心泵内部各部分压力脉动特性与设计工况基本相同,只是脉动幅值略有增大;小流量偏离工况下,离心泵叶轮出口(叶轮和蜗壳动静干涉区域)压力脉动幅值有所增大,脉动主频不再是通过频率,而且其频谱宽度明显增大;当离心泵运行工况小于0.6Q时,压力脉动明显比设计工况剧烈。     

薄板振动式液压脉动衰减器滤波特性

为解决液压系统中由于压力脉动而引起的振动和噪声问题,提出一种薄板振动式液压脉动衰减原理,用弹性薄板代替结构振动式液压脉动衰减器的振动质量块,使静力平衡孔和平衡腔的流体构成一个赫姆霍兹谐振系统,弹性薄板与流体耦合振动构成一个受迫振动系统,实现了结构谐振与流体谐振的共同滤波,解决了传统液压脉动衰减器体积庞大的缺点.基于管路动态特性,结合具体的负载,建立薄板振动式液压脉动衰减器的传递矩阵模型,对压力脉动的衰减特性进行仿真,分析主要结构参数与压力脉动衰减性能的关系.根据仿真分析结果完成了流体滤波器样机的制作,对样机进行相关的试验研究,并将理论计算与试验结果进行比较分析.理论和试验研究表明薄板振动式液压脉动衰减器在很宽的频率范围内有良好的滤波效果.     

复杂液压管网压力脉动特性建模与仿真

液压系统中存在的压力脉动影响系统工作性能。运用流体网络理论,分析了分支管路系统及树形拓扑结构复杂液压管网建模原理,采用传递矩阵法建立液压振动测试实验台管网压力-流量数学模型。应用MATLAB软件,得到液压管网在模拟柱塞泵流量脉动输入信号激励下的压力脉动曲线,并与实验结果进行对比。结果表明:仿真模型具有一定的准确性,频谱分析与实验结果一致。     

充液管道中弯头流固耦合振动分析数学建模研究

基于特征线14方程模型,对充液管路系统中弯头处的流固耦合进行了建模研究,得出了弯头处的平衡方程,通过C++软件开发管道流固耦合时域响应计算程序,结合文献算例验证了建模的正确性,研究了弯头对管道流固耦合振动特性的影响。结果表明,和直管相比,弯接头的存在能够降低流固耦合作用中流体压力和管道所受轴向应力脉动的峰值;弯头角度为90°时,弯头处流体压力脉动以及管道轴向应力脉动的峰值最小。     

不同叶片出口角下离心泵压力脉动及径向力分析

在试验结果和数值模拟吻合良好的基础上,开展叶片出口角对离心泵压力脉动以及径向力影响的研究。本文以两级矿用潜水离心泵为研究对象,建立4组不同叶片出口角叶轮模型,通过数值模拟获得离心泵外特性,叶轮、导叶、蜗壳的压力脉动分布及叶轮径向力特性,并进行对比分析。结果表明:离心泵内压力脉动呈周期性,当β2=16°和20°时叶轮出口压力脉动强度较大。随着叶片出口角增大,导叶和蜗壳内压力脉动均逐渐增强,且导叶内压力脉动强度大于蜗壳,不同叶片出口角下,导叶及蜗壳内脉动主频均为叶频。叶片出口角的改变也会对叶轮径向力矢量分布产生一定影响,随着β2增大,叶轮径向力逐渐增大,且首级叶轮轴向力大于次级叶轮,蜗壳比导叶有更好地改善叶轮轴向力的作用。     

液压脉动滤波器试验研究

分析了液压系统振动与噪声产生的原因及其危害,设计制造了一种基于流体-结构( Fluid-structure)耦合振动的结构共振式液压脉动滤波器,在液压脉动滤波试验台上,通过测试滤波器前后的动态压力,得出液压脉动的的波动幅度和脉动率,验证了结构共振式液压脉动滤波器的使用效能和不足,为液压系统振动控制提供了新的技术手段.     

主动液压激波作用下管道振动控制的运动分析与试验研究

为研究在主动液压激波作用下管道振动的动力学特性,建立流体的数学模型,设计出变频液压管网激振测试系统,用特征线法编程对激波作用下的有压脉动内流进行数值模拟。采用有限元法把管道简化为梁模型,建立考虑流固耦合的充液管道在激波作用下的振动方程,在保证特征线各断面与有限元节点重合的前提下,采用Newmark法编程将特征线法求得的流体各断面横向压力载荷施加到管道有限元的单元节点上,求得各断面处的动力响应。仿真结果表明,管道在轴向弹性支撑条件下,在激波作用下管道各断面压力和流速为简谐波,但两者呈反相关系。其横向各断面运动为简谐振动,振幅随系统压力的升高而升高,发现管道横向各断面振动波明显滞后于各断面对应的压力波,而轴向振动则由于弹簧与液体轴向力的耦合作用而出现较高的振动频率。数值模拟结果与试验结果基本比较吻合,揭示出流体动力学参数与管道振动之间的耦合关系,为激波作用下管道的二维振动特性及可控性研究提供了一些理论依据。