高速离心泵叶轮动态特性分析

为了研究离心泵叶轮在启动过程以及流体作用力下的动态特性,采用单向流固耦合的方法获取离心泵启动过程中叶轮的动态特性,分析了不同工况下稳态径向力的分布规律以及非定常流动下叶轮所受瞬态径向力的变化规律,并通过谐响应分析获取叶轮在瞬态径向力下所产生的结构振动特性。研究发现:叶轮在启动阶段所受径向力先急剧增大而后减小,最后稳定到30 N处波动,其振动幅值先急剧增大后减小到0.01 mm处后稳定波动;非定常流动作用下叶轮所受瞬态径向力出现周期性变化,在频率为101.67,610 Hz处,叶轮振动幅值明显增大,表明在这2个频率处叶轮易出现振动失稳。

离心泵叶轮湿模态及其影响参数分析

采用数值模拟方法,验证了离心泵流道形状的合理性,分析了叶轮干、湿模态的变化规律及叶轮前后盖板曲率半径对叶轮各阶次固有频率的影响。相对干模态,湿模态下离心泵叶轮第1、2阶次固有频率降低24%,第3阶次和第4阶次固有频率分别降低34%和21%,各阶次振型保持一致但振动幅值有明显减小;叶轮前盖板曲率半径为12.3 mm和16.3 mm时,叶轮第1、2阶次固有频率减小而第3、4阶次固有频率增大,叶轮后盖板曲率半径为28 mm和38 mm时,叶轮前4阶次固有频率皆增大。为分析离心泵叶轮的振动特性及结构的优化设计提供了参考。