牟介刚,陈莹,谷云庆,郑水华,钱亨

(浙江工业大学 机械工程学院，浙江 杭州 310014)



悬臂式离心泵流固耦合特性研究

牟介刚,陈莹,谷云庆,郑水华,钱亨

(浙江工业大学 机械工程学院，浙江 杭州 310014)

针对悬臂式离心泵流固耦合问题，采用单向耦合方法，在不同悬臂比、不同工况下，分析叶轮应力、应变的变化规律，获取离心泵在运转过程中最容易发生强度破坏和刚度破坏的位置，并在有预应力和无预应力下，对不同悬臂比离心泵的转子动力学特性进行研究。结果表明：在一定工况下，悬臂比越小，叶轮的变形越小，叶轮后盖板中间流道处最有可能发生刚度破坏，叶片出口边缘与前、后盖板交接处最有可能发生强度破坏；悬臂比越小，离心泵转子系统的固有频率越大，流固耦合作用会降低转子系统的前三阶固有频率。

离心泵；悬臂比；流固耦合；应力应变；转子动力学；固有频率；数值模拟

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1390.u.20160624.1127.006.html

悬臂式离心泵作为离心泵应用最广泛的一种结构形式，其转子泵轴的两个支撑轴承均位于泵轴的一端，叶轮则安装在泵轴的另一端，处于自由悬臂状态。这种特殊结构，使得其工作状态参数(转速、外载荷)和实际结构参数(悬臂长度、支撑间距等)对转子动力特性的综合影响变得更为复杂。离心泵在高速旋转过程中，蜗壳内流场状态不断变化，势必造成叶轮所受载荷随之变化而产生流体激励力，继而引起悬臂式离心泵转子的振动。同时周期性的液力载荷又会引起叶轮及泵轴的动态变形，从而进一步影响流体的分布，直接导致离心泵运行效率低，甚至引发故障[1]。……