發(fā)布時(shí)間：2020-07-24 16:31

【摘要】：屏蔽電機(jī)泵零泄漏的密封特性決定了該種類(lèi)型的泵符合國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對(duì)于有毒、有輻射等類(lèi)型的工作介質(zhì)存在很大優(yōu)勢(shì)。軸向力是屏蔽電機(jī)泵設(shè)計(jì)的重要考慮因素之一。精確的軸向力計(jì)算對(duì)屏蔽電機(jī)泵的使用安全以及使用壽命都有著重大的影響,所以對(duì)軸向力的研究有著重大意義以及應(yīng)用價(jià)值。本文以屏蔽電機(jī)泵為研究對(duì)象,在基于全流場(chǎng)計(jì)算域的前提下進(jìn)行流場(chǎng)仿真分析。數(shù)值模擬前進(jìn)行了流體域創(chuàng)建、模型簡(jiǎn)化、網(wǎng)格劃分等前處理,在數(shù)值模擬階段考慮不同的耦合方式以及算法進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,獲得了基于不同流固耦合方式的相關(guān)等效應(yīng)力、位移變化、軸向力等結(jié)果;重點(diǎn)研究了動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)與滑移網(wǎng)格法(MRF),同時(shí)對(duì)邊界條件進(jìn)行反復(fù)調(diào)整貼近真實(shí)的物理環(huán)境,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。單向流固耦合流場(chǎng)的計(jì)算,采用MRF法劃分動(dòng)靜區(qū)域,將流場(chǎng)仿真計(jì)算的壓力值作為結(jié)構(gòu)模塊計(jì)算的外載荷,而后進(jìn)行結(jié)構(gòu)部分的力學(xué)仿真計(jì)算。在雙向流固耦合分析時(shí)采用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行瞬態(tài)分析,根據(jù)每一個(gè)迭代步中邊界條件的改變更新網(wǎng)格進(jìn)一步靠近真實(shí)的物理環(huán)境。分析得到葉輪等效應(yīng)力與位移變化皆與葉輪半徑相關(guān)聯(lián),等效應(yīng)力值大小隨半徑增大而減小,位移變化隨半徑增大而增加。等效應(yīng)力的最大值為207Mpa位于葉片與前后蓋板相連接處,位移變化最大值為0.05mm位于接近蝸殼出口處的葉輪出口處。該屏蔽電機(jī)泵的軸向力大小根據(jù)數(shù)值模擬與動(dòng)量定理共同計(jì)算獲得。比較數(shù)值模擬于實(shí)驗(yàn)結(jié)果,軸向力最大誤差為5.1%,在允許誤差范圍內(nèi),能夠?yàn)槠帘坞姍C(jī)泵的設(shè)計(jì)以及軸向力平衡提供參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TH38
【圖文】：

圖 2.1 蓋板力計(jì)算示意圖Fig. 2.1 The Cover board force sketch部分離心泵來(lái)說(shuō)蓋板力可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算，經(jīng)驗(yàn)公式F1=kρgH1π（D22-D12）i F1為葉輪蓋板力，H1為泵單級(jí)揚(yáng)程，D2為葉輪密封環(huán)半徑，，i 為泵級(jí)數(shù)， 為工作介質(zhì)密度。k 為系數(shù)，當(dāng) ns為 30 至 1 ns為 100 至 120 時(shí) k 為 0.7，當(dāng) ns為 240 至 280 時(shí) k 為 0.8。力產(chǎn)生原因與計(jì)算.2 所示，工作介質(zhì)沿著軸向進(jìn)入屏蔽電機(jī)泵的葉輪，但是沿著出，這種現(xiàn)象是由于工作介質(zhì)受到來(lái)自葉輪的作用力。反之，產(chǎn)生了一個(gè)大小相等、反向相反的反作用力，該力即為動(dòng)反力面。動(dòng)反力方向與蓋板力方向相反，有益于屏蔽電機(jī)泵的工作

圖 2.2 動(dòng)反力計(jì)算示意圖Fig. 2.2 Dynamical reaction sketch F2可以根據(jù)動(dòng)量定理進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：F2=ρQt（v1-v2cosα） F2為動(dòng)反力，Qt為泵的理論流量， 為工作介質(zhì)密度，v1為葉面流線方向上的速度分量，v2為葉片出口后側(cè)的軸面速度，α線方向上速度分量與軸向方向的夾角。轂軸端引起的軸向力計(jì)算蔽電機(jī)泵全部采用靜密封，這種結(jié)構(gòu)的特殊性會(huì)引起部分軸向端壓力差引起的軸向力。懸臂式葉輪軸頭左端的吸入壓力與軸差值即為軸向力 F3，如圖 2.3 所示。當(dāng)左右兩端面壓力差值較通過(guò)下式計(jì)算：F=dhaπ(P-P)

圖 2.3 軸向力 F3示意圖Fig. 2.3 Force F3sketch小結(jié) CFD 的基本理論與發(fā)展進(jìn)行了介紹并分析了屏蔽電機(jī)泵軸向的方法。計(jì)算流體力學(xué)是多領(lǐng)域的交叉學(xué)科，涉及流體力學(xué)、分方程理論等，這些學(xué)科的相互交融促進(jìn)了學(xué)科的進(jìn)步與發(fā)展力學(xué)的求解過(guò)程進(jìn)行了講述，包括所應(yīng)用到的模擬方法與理論組成部分為蓋板力與動(dòng)反力，理論計(jì)算多基于一定假設(shè)條件，

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 包圖雅;;FLUENT在流體力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J];新課程研究(中旬刊);2015年08期

2 曹衛(wèi)東;代s

本文編號(hào)：2769111