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CFD设计软件及相应理论对于斜流泵叶轮及其它部件设计的作用

CFD设计软件及相应理论对于斜流泵叶轮及其它部件设计的作用
发布时间:2020/09/22 作者:中联泵业 点击次数:21次

  斜流泵又叫做导叶式混流泵,具有地面积少、外径小抗气蚀性能好、安装维修方便以及效率高等特点。

  其中,叶轮作为斜流泵的主要旋转过流、主要的对液体做功的部件,对斜流泵水力特性影响起着重要的作用,但同时叶轮的应力及形变对其安全稳定可靠运行又具有一定程度上的负面影响。故我们对叶轮部件的强度的探究和分析也是尤为必要的。

  随着近年来CFD软件的升级和优化,在斜流泵叶轮对其安全性和稳定性影响方面的研究也逐步深入,更多的固耦合方法对关键旋转部件进行強度分析。固耦合法对水轮机转轮叶片应力特性进行分析;采用双向同步求斜的方法对离心泵内流场和叶轮构响应进行联合求解研究了叶轮流固耦合作用对腐心泵內部流场的影响;离心泵进行了考虑内部流场和结构相互怍用的两场交替联合求解,并以相同的设置对不考虑流固耦合作用的内部流场进行了计算;采用雷诺时均 Navier-Stokes方程和RMGk-双方释湍流模型,基于弹性体结构动力学方程,对轴流泵内部流场和叶轮结构响应进行多工况双向同步耦合求解,研究了流固耦合作用对轴流泵内部流场的影响;基于流固耦合原理对离心泵叶轮进行结构分析,获得了离心泵叶轮在不同工况下的等效应力及变形情况,分析了叶轮最大等效应力和最大总变形随流量的变化情况;采用单向流固辋合方法对斜流泵叶轮稱合系统进行仿真计算,并分析叶片应力集中区域及变形位置。

  以上成果多为研究离心泵、轴流泵等叶轮强度,随着研究的深入,对斜流泵叶轮强度分析也逐步加强,但针对多工况条件下斜流泵叶轮强度分析相对较少。本研究选取不同流量工况,通过CFD软件分別对斜流泵内部流场进行数值分析,并基于流固耦合法在ANSYS Workbench中搭建流固合模块对斜流泵叶轮强度进行数值计算,分别得出不同流量况下叶轮应力集中点以及变形分布情况,为斜流叶轮结构设计和强度优化提供参考。

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