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题名	基于动力学模态分解的离心泵内部流场流动特征数值研究
作者	何昌鸿
答辩日期	2019
导师	黎义斌
关键词	液下式离心泵 数值计算 压力脉动 动力学模态分解
学位名称	硕士
英文摘要	液下式离心泵是化工行业的生产系统中的核心部件,保证液下式离心泵的安全稳定运行是我们所要面对的关键问题。离心泵内的不稳定流动往往会诱发泵内振动和噪声的产生从而影响到离心泵的稳定性运行。因此,深入研究离心泵内的不稳定流动现象,将有助于我们改善液下式离心泵的运行环境,进而使其能更加稳定可靠的进行工作。本文以某型号的液下式离心泵为研究对象,利用数值计算方法和动力学模态分解方法(DMD)对其内部流场的不稳定流动现象进行研究。本文主要做了以下的研究工作:首先,通过数值模拟方法计算了该液下式离心泵内部流场的流动规律,同时对比了该离心泵在数值计算下和试验结果下的外特性变化规律。结果表明,数值计算和试验所得到的液下泵的外特性曲线的吻合度很高,两种方法所得的扬程、轴功率和效率随流量曲线的变化趋势基本一致。小流量工况下时,该泵内部流动状态最差,靠近隔舌和隔板入口附近的压力分布较为杂乱,且湍动能值较大的区域主要集中这两个区域处。大流量工况下时,随着流量的不断增大,蜗壳出口的回流现象越来越明显,并且在隔板入口处也逐渐出现了回流现象。其次,在定常计算的基础上,对0.6Q_d、1.0Q_d、1.4Q_d三种流量工况下的离心泵内部流场进行了非定常计算,同时选取了一系列的监测点对该离心泵内的压力脉动做了详细地研究。结果发现,叶轮叶片在通过同一圆周位置处时引起的压力脉动是基本相同的,且动静干涉是引起叶轮流道内压力脉动的最主要因素。蜗壳内各监测点处的压力脉动的最大幅值均出现在叶频处,且蜗壳隔舌处的压力脉动幅值最大。从蜗壳隔舌处开始,沿着蜗壳螺旋段的方向至蜗壳第四断面时,各断面监测点上的最大脉动幅值依次减小,但在隔板入口处最高压力脉动幅值突然增加,而后依然沿着蜗壳螺旋段逐次减小。当流量减小时,蜗壳隔舌监测点处的压力脉动最大幅值出现在了小于1倍叶频处,这表明引起此处压力脉动的最主要原因已不再是叶轮和隔舌的动静干涉,而是此处流体的流动分离所引起。最后,在非定常计算所得的流场数据的基础上,在小流量工况和额定工况下,利用动力学模态分解方法对该液下泵的蜗壳内的流场结构进行了研究。其结果表明,通过DMD方法可以提取到该流场在特征频率和其他频率对应的流动模态,实现了对原始流场的降阶分析。两种工况下的第一阶模态都为原始流场中占主导地位的流动结构,两者的第二、三阶模态都为原始流场的主要振荡模态,并且其特征频率与FTT所得的1倍叶频和2倍叶频相一致,这证明叶轮与蜗壳的动静干涉是造成蜗壳内不稳定流动的主要原因。对比两种工况下的各阶模态速度云图可知,该离心泵的流量减小时,隔舌和隔板的存在会导致蜗壳内部更易发生低频的不稳定流动。
语种	中文
页码	72
URL标识	查看原文
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/95391]
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	何昌鸿. 基于动力学模态分解的离心泵内部流场流动特征数值研究[D]. 2019.

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