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.     

汽轮机叶片内共振系统的稳态和非稳态振动特性研究

针对汽轮机叶片弯曲-转子扭转耦合振动系统,利用数值方法揭示系统在叶片弯曲、转子扭转振动固有频率分别为1∶1和1∶3两种内共振情况下的稳态和非稳态振动特性.通过分析可知,系统不仅存在两个主共振,还存在超谐和亚谐共振的非线性动力学现象.由于阻尼器的调频特点,使得主共振频率点既可能升高(1∶1内共振),也可能降低(1∶3内共振).在系统非稳态响应中,主共振、超谐和亚谐共振幅值将会降低,共振点一般会出现延迟现象.内共振状态对汽轮机叶片系统有重要影响.     

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.     

锥形密封环对离心泵转子动态特性的影响

根据Ｈｉｒｓ理论对湍流工况下锥形密封环动力特性系数进行了数值计算，并以一台双吸泵为例分析了密封环锥度变化及磨损对临界转速的影响，从改善转子动态特性的角度对密封环最佳锥度的选择提出建议。     

CFD进展及其在离心泵叶轮内流计算中的应用

综述计算流体力学（CFD）的应用现状与前景和应用中的关键问题，并结合离心泵叶累内流计算的具体实例讨论了近年来计算流体力学在泵叶轮内流计算中的应用及发展趋势。     

部分锥度密封环对离心泵转子动态特性的影响

根据Hirs理论对湍流工况下部分锥度密封环的动力特性系数及泄漏量进行了数值计算,并具体结合一台双吸泵分析了主要参数变化对密封环动力特性系数、泄漏量以及临界转速的影响,从改善转子动态特性、减小泄漏、提高耐磨性的角度对密封参数的选择提出了建议.     

电动离心泵振动特性试验研究

通过对一台变频电机驱动的船用离心泵在不同流量条件以及不同转速条件下的振动加速度的测试,总结了电动离心泵在变工况时振动特性的基本变化规律,分析了两者之间的差异及产生原因,为电动离心泵偏工况运行的振动控制提供了依据,并对振动要求严格的舰船用泵的调节运行方式提出了建议。     

离心泵流体诱导振动研究进展

本文首先介绍了离心泵的振动问题,指出非定常流体激励力是目前唯一难以采取有效措施来消除的激励力。而后描述了离心泵内压力脉动以及由压力脉动来计算流体诱导振动的两种基本方法—单向耦合法和双向耦合法。最后讨论了今后需深入研究的方向。     

离心泵稳态密封间隙力的计算分析

在综合考虑层流、湍流、介于层流与湍流之间的过渡区以及惯性影响的基础上建立了湍流润滑Reynolds方程，通过数值求解计算出离心泵环状间隙密封内的压力场，进而求得对应的密封间隙力及泄漏量。结果表明，数值计算结果与文献给出的实验结果具有较好的一致性，表明所提出的计算方法具有较高精度，可为离心泵转子系统的设计提供可靠的量化依据。结合实例对影响密封间隙力的一些主要因素进行了分析。     

离心泵结构与振动特性研究

对设计制造的屏蔽式离心泵进行了工况振动噪声测试,并对测量数据进行了分析研究。结合泵组结构模态分析,进一步明确了离心泵产生振动噪声的主要原因。在此基础上优化了泵的设计,改进后的泵的振动噪声性能得到了明显改善。研究结论为泵的进一步结构改进、优化设计提供了重要参考。     

蜗壳喉部面积对离心泵非定常特性的影响

为研究蜗壳喉部面积对离心泵非定常特性的影响,针对同一离心泵叶轮,设计匹配4种不同喉部面积的蜗壳,并采用数值计算方法对泵内流非定常流动进行计算。结合面积比原理,分析了喉部面积对泵性能、径向力以及压力脉动的影响规律。结果表明:喉部面积对离心泵水力性能影响显著,设计工况下,随着喉部面积的减小,扬程和效率逐渐降低;受喉部面积影响,不同工况叶轮所受径向力大小不同且具有极小值,但极小值所对应的工况点有所不同;合理的喉部面积能有效降低泵内的压力脉动水平,随着喉部面积减小,泵内压力脉动水平增加,而当增加喉部面积时,压力脉动水平降低。通过分析蜗壳不同喉部面积对离心泵性能的影响,可为低噪声离心泵面积比设计提供参考。     

Numerical Investigation on Fluid Structure Interaction Considering Rotor Deformation for a Centrifugal Pump

The existing research for unsteady flow field and the corresponding flow induced vibration analysis of centrifugal pump are mainly carried out respectively without considering the interaction between fluid and structure. The ignorance of fluid structure interaction (FSI) means that the energy transfer between fluid and structure is neglected. To some extent, the accuracy and reliability of unsteady flow and rotor deflection analysis should be affected by this interaction mechanism. In this paper, a combined...     

离心泵非定常空化流动特性的数值研究

采用压力边界条件对一单级单吸蜗壳离心泵进行了三维空化非定常相变流动的数值计算,模拟过程通过定常计算、基于滑移网格技术的非定常计算、以及结合混合项模型和Schneer-Sauer方程的空化演变计算,成功捕捉了泵内非定常空化流动特性。计算结果表明:设计工况叶轮前缘空化率在0.92%～1.12%范围内以叶片旋转频率做周期性变化;当叶片靠近蜗舌时空化加剧,而泵流量略有降低;当叶片远离蜗舌时空化减轻,流量有所增加。     

流体激振力对高速泵转子振动特性的影响研究

对高速泵三维流场进行了非定常计算,分析了高速泵内的压力分布情况。研究了高速泵叶轮上的稳态径向力和脉动径向力,分析了流体激振力对高速泵叶轮系统的振动及其轴心轨迹的影响。计算结果表明:泵内部流场的压力分布合理,稳态作用力的计算符合实际数据;瞬态作用力与叶轮和隔舌的干涉流动有很大关系;在脉动激振力作用下,泵转子振动响应谱图中出现了脉动激振力的频率及其谐波频率。     

离心压缩机机壳在基频气动力激励下的振动噪声研究

研究了离心压缩机机壳在内部基频气动力激励下的振动辐射噪声。考虑机壳与轮盘、轮盖之间的间隙,采用SSTk-co湍流模型模拟了离心压缩机的整机三维非定常流场,得到蜗壳内表面的脉动压力,然后将脉动压力的基频部分加载到蜗壳上,模拟离心压缩机蜗壳在非定常气动力激励下的振动噪声。研究表明：机壳内壁面基频压力脉动主要分布在无叶扩压器靠近叶轮出口一侧;机壳主要基频振动噪声源位于蜗壳靠近出口管道一侧;该离心压缩机机壳基频振动位移幅值很小,最大振动位移仅为11．8×10^-9m,因此可以忽略机壳的基频振动对离心压缩机运行安全性的影响。     

Unsteady Flow and Structural Behaviors of Centrifugal Pump under Cavitation Conditions

Cavitation has a significant e ect on the flow fields and structural behaviors of a centrifugal pump. In this study, the unsteady flow and structural behaviors of a centrifugal pump are investigated numerically under di erent cavitation conditions. A strong two-way coupling fluid-structure interaction simulation is applied to obtain interior views of the e ects of cavitating bubbles on the flow and structural dynamics of a pump. The renormalization-group k-ε turbulence model and the Zwart–Gerbe–Belamri cavitation model are solved for the fluid side, while a transient structural dynamic analysis is employed for the structure side. The di erent cavitation states are mapped in the head-net positive suction head(H-NPSH) curves and flow field features inside the impeller are fully revealed. Results indicate that cavitating bubbles grow and expand rapidly with decreasing NPSH. In addition, the pressure fluctuations, both in the impeller and volute, are quantitatively analyzed and associated with the cavitation states. It is shown that influence of the cavitation on the flow field is critical, specifically in the super-cavitation state. The e ect of cavitation on the unsteady radial force and blade loads is also discussed. The results indicate that the averaged radial force increased from 8.5 N to 54.4 N in the transition progress from an onset cavitation state to a super-cavitation state. Furthermore, the structural behaviors, including blade deformation, stress, and natural frequencies, corresponding to the cavitation states are discussed. A large volume of cavitating bubbles weakens the fluid forces on the blade and decreases the natural frequencies of the rotor system. This study could enhance the understanding of the e ects of cavitation on pump flow and structural behaviors.     

离心泵蜗壳内非定常流动特性的数值模拟及分析

基于RNG k-ε湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,对离心泵内部非空化和空化工况下的非定常流动特性进行数值模拟,分析空化模型中凝结项经验系数对数值模拟结果的影响,并根据试验结果修正离心泵空化流动数值模拟中凝结项经验系数;数值模拟得到的离心泵扬程随有效空化余量的变化曲线与试验结果吻合较好,验证数值计算模型和方法的准确性和可靠性。数值模拟结果表明：离心泵非定常流动中,非空化、临界空化和充分发展空化工况下,蜗壳内监测点的压力脉动主频均为叶片通过频率;空化对离心泵蜗壳内压力脉动的影响较大,非空化时压力脉动最大幅值在蜗舌处,空化时压力脉动最大幅值在第1断面附近,其原因是离心泵出现空化时第1断面处旋涡强度增强,且随时间变化剧烈,对流动产生强烈扰动。     

简谐激励下输流管动态响应特性的实验研究

对两端受扭转弹簧约束的简支输流管在其支承简谐运动激励下的振动特性问题进行了实验研究,重点考察了不同流速下激振频率f变化对输流管道振动响应形态的影响规律。实验表明,在某些频率段上管道会发生多周期的复杂运动,并通过倍周期分岔而进入混沌运动。