轮毂比对无轴泵喷推进器性能的影响

为了探究轮毂比对无轴泵喷推进器内流特性的影响,本文基于RNG k-ε湍流模型和多重坐标系对无轴泵喷不同轮毂比(0.20、0.23、0.25)下的内部流动进行了非定常数值计算与分析。结果表明:随着轮毂比的增大,模型泵喷扬程、效率和推力均有所降低;叶片表面压力从叶梢到轮缘的压力梯度变小;叶轮中部速度略微减小,叶轮中心速度逐渐增大;叶轮出口漩涡强度先增强后减弱,漩涡面积朝着出口延长段出口逐渐扩大;叶轮中部压力脉动略微增大,叶轮轮缘和中心处压力脉动变化较小。无轴泵喷进口和出口中心处的主频略低于轴频,其余各点主频为轴频。轮毂比增加至0.25时,叶轮出口及出口延长段中心压力脉动主频处幅值大幅增加。研究结果能够为无轴泵喷推进器结构的优化设计提供一定参考。

叶片数对离心泵振动噪声性能的影响

叶片数是离心泵的主要几何参数之一。为研究叶片数对离心泵振动噪声性能的影响,以比转速为97的离心泵为例,对比了不同叶片数下的水力和振动噪声性能,并采用FEM\BEM声振耦合计算方法对流动激励下的振动及其声辐射噪声进行了数值模拟,同时与试验数据进行对比分析。结果表明:提出的数值模拟方法可用于预测泵的流动诱导振动和声辐射性能,且在模拟中考虑口环泄漏的影响能够提高计算精度,有口环方案预测得到的振幅较无口环方案的预测精度提高了13.5%。随着叶片数的增加,扬程和轴功率均逐渐增大,最大增幅分别为15.9%和14.1%;效率随叶片数的增加呈先增大后减小再增大的趋势。离心泵蜗壳的压力脉动幅值随叶片数的减小而增大。由于叶轮蜗壳动静干涉的作用,蜗壳隔舌处、第1到第2断面间和扩压管壁面等3个区域的压力脉动幅值相对较高。随着叶片数的减少,蜗壳壁面的振动位移有所增大,最大位移主要发生蜗壳第8断面处。振动速度随着叶片数的增大后减小,与振动位移的规律有一定的差异,振动高速区主要集中在隔舌、蜗壳的第4与第6断面之间和靠近扩压管的第8断面处。设计工况下,泵在叶频对应的声压级和声强随着叶片数的增加先增大后减小,高声压级区域主要出现在泵出口附近的高振动速度引起的垂直方向。综合考虑水力和振动噪声性能,确定该模型泵的最佳叶片数为6。

导叶时序对多级离心泵振动特性的试验测试

为研究导叶时序对多级离心泵性能的影响,通过搭建试验台同步测试不同导叶时序位置下多级离心泵外特性和振动特性。定义4个因素A、B、C、D,每个因素设有0°和30°两个水平,共设计8个导叶时序正交方案。试验结果表明,不同时序方案下,多级泵扬程、效率均有略微提高,提高幅度在0.5%以内。多级泵导叶时序对离心泵进出口振动速度影响较大,5级泵前两级泵级导叶交错布置可降低一倍轴频处的进口振动幅值,降幅达25%左右,后2个泵级导叶交错布置能降低一倍轴频处泵出口振动速度幅值,最大降低幅值为30%。无导叶时序下,多级泵进出口振动速度较大,出口振动速度为进口振动速度一倍多,出口振动更为剧烈。研究结果可为多级离心泵减振降噪提供参考。

无轴泵喷推进器运行特性的试验研究

搭建多场同步测试试验台,在不同工况下对无轴泵喷推进器的外特性和振动特性进行同步测试。试验结果表明:随着转速的降低,泵喷模型扬程和功率大幅减小,效率总体呈略微下降的趋势;随着流量的增加,扬程先上升后下降,在0.5 Q_(d)时扬程达到最大,而功率逐渐减小,效率先增大后减小,并在1.0 Q_(d)左右达到最高效率。泵喷模型能量性能基本满足泵的比例定律。泵喷模型进、出口振动速度的主频为轴频,出口振动速度大于进口振动速度,径向振动速度大于轴向振动速度。随着流量的增加,出口振动速度在主频处的幅值逐渐下降,进口振动速度在主频处的幅值先上升后下降,进、出口振动速度在主频处的幅值均在设计工况时最低。研究结果可为无轴泵喷推进器的减振降噪提供参考。