李松华，周朝晖，李广义

（海军工程大学 动力工程学院，武汉 430033）

1 研究方案的确定

如图1，为一种用于喷水推进的新型对称双螺杆泵的工作原理示意图，其工作液体为水。双螺杆泵工作时，主动螺杆转子1 向外旋转，带动从动螺杆2，并形成真空，将水从入水口吸入，随着螺杆的转动进入低压腔再进入高压腔，然后被挤压进入流出通道。在整个工作过程中，泵体主要受力部分为图中所示的泵体下壁。

从工作原理可知，随着转子的旋转，该流场域内的流体对壳体主要施加压力和因动力黏度而引起的摩擦力。忽略摩擦力的影响，水流对壁的压力由因挤压而产生的表面压力和因重力而产生的竖直向下的压力组成。由于水流从上面被吸入，随着转子的旋转压力逐步增大，转子工作空间的高压腔位于圆柱体的下半壁上，而流体与壳体下壁的接触面积很小。所以，可以选择在前期的力学分析中忽略流体重力带来的影响，在最后的强度校核中乘以一个安全系数来进行弥补。这样，水流对壳体下壁的作用力就只剩下表面压力，由此，可以把原有的流体动力学问题简化为静止液体在一定压强p 的作用下对壳体下壁施压的问题，且质量力为零。

图1 工作原理示意图

2 有限元分析

2.1 建模

1）压力方向的确定。由于新型对称双螺杆泵泵体的结构较为复杂，所以在分析时需单独将转子的工作空间部分分离出来，可以称该部分泵体为壳体。由液体静力学知识可知，由于压力总是沿着作用面内法线方向，所以静止液体作用在曲面上力的方向并不一致。……