袁建平， 夏水晶， 宗伟伟， 周帮伦， 付燕霞

(江苏大学 流体机械工程技术研究中心，江苏 镇江　212013)

基于流固耦合的离心泵启动过程瞬态叶片动应力特性

袁建平， 夏水晶， 宗伟伟， 周帮伦， 付燕霞

(江苏大学 流体机械工程技术研究中心，江苏 镇江212013)

为研究离心泵启动过程的叶片的应力和变形情况，针对IS65-50-160的离心泵启动过程瞬态内部流场和结构场进行了双向流固耦合联合求解。其中流场计算基于RANS方程与SST湍流模型；结构场计算基于弹性体结构动力学方程;对叶轮叶片在双向流固耦合作用下的变形和应力分布进行了计算，获得了离心泵启动过程中瞬时效应对叶片应力和应变的影响规律。研究结果表明：叶片的最大等效应力和应变呈振荡上升趋势，振动强度先减小后增大； 在离心泵启动过程中，叶片进口与后盖板的交界处出现应力集中，叶片的变形量从后盖板到前盖板呈递增的趋势；叶片的最大等效应力和应变量都大于稳态工况下的最大等效应力和应变量。

离心泵；流固耦合；应力分布；应变；数值模拟

离心泵的启动过程内部瞬态流动非常复杂，叶轮转速由零迅速上升为额定值，特征雷诺数从零迅速上升至上百万，内部流动从层流状态迅速变成复杂的湍流流动，泵内部流场十分不稳定，容易出现二次流、动静干涉等物理现象，使泵内产生强烈的振动和噪声，甚至损坏泵机组设备[1-6]。目前关于离心泵启动阶段内部流场瞬态特性还缺乏系统的研究，人们一般采用准稳态假设方法代替瞬态过程。……