离心泵压力脉动的特性分析和测试.doc

II53摘要离心泵在产生静态压力分量的同时还产生动态压力分量，也就是压力脉动，压力脉动象交流信号一样叠加在静态压力分量上。离心泵大多采用螺旋型蜗壳，蜗壳与隔舌的不对称性造成叶轮出口流动的环形畸变，尤其是在非设计工况点时，畸变更为剧烈，因此在设计主轴时，必须考虑由于压力分布不平衡引起的脉动特性。离心泵内的压力脉动是极其复杂的，对同一台泵，不同工况呈现不同性质的压力脉动。泵内部流场非定常的湍流特性、叶轮与进水管的动静干扰、涡流及回流等都可能引起压力脉动，该压力脉动激发泵体和管道的机械振动，影响泵的正常运转，降低了泵的使用寿命；如果这种激励振动的频率接近泵的主频，还会发生共振，振动会在相邻的环境介质内产生声压波动，产生很大的噪声。可见，泵内压力脉动是影响水泵运行稳定性的重要因素，也是导致噪声污染的重要原因。因而，对泵内部压力脉动进行研究，降低泵的振动噪声成为当前研究的重要任务之一。本文首先应用CFD（ComputationalFluidDynamics）技术Fluent软件，在多工况下同时监测叶轮流道与蜗壳内压力脉动的情况，以揭示压力脉动与离心泵性能之间的关系，为进一步预测离心泵非定常流动诱发压力脉动提供依据。为了研究离心泵在不同工况下以及不同位置间压力脉动的变化规律及其关系，基于标准k-ε湍流模型和滑移网格模型，应用Fluent软件对离心泵内部流场先后进行定常与非定常三维模拟，得到大致的内部流场特性及监测点的压力脉动情况。计算结果表明：在小流量工况下，由于内部流场的不稳定运行各监测点处的压力脉动都比较大且不均匀；在叶轮流道中，接近叶轮出口处的压力脉动明显高于叶轮流道其他区域压力脉动。大流量工况下在蜗壳隔舌和出口处会产生一定回流导致蜗壳该处附近压力脉动表现不稳定。蜗壳隔舌处由于该位置流域比较复杂压力脉动较大；蜗壳出口处的波动情况非常平缓，这主要是因为蜗壳出口段的缓冲与稳流作用。其次进行测量系统的方案设计，先对压力变送器和数据采集模块的参数进行充分的了解，完成二者的硬件选型以及电路接线图的构造。再利用Labview软件编写上位机界面，通过设置采样频率、采样数据点、采集量程等操作完成8条通道数据的采集和曲线的显示，且保存数据。关键词：离心泵，压力脉动，定常模拟，非定常模拟，上位机界面AbstractCentrifugalpumpproducesstaticpressurecomponentsandproducesdynamicpressurecomponents，thatis，pressurepulsation.PressurepulsationissuperimposedonstaticpressurecomponentsjustlikeACsignals.Mostofthespiralvolutecentrifugalpump，voluteringdistortionandasymmetryofthetonguecausedbyimpellerexitflow，especiallyinthenondesigncondition，thedistortionismoreviolent，sointhedesignofthespindle，thepressuremustbeduetotheunbalanceddistributionoffluctuationcausedbyconsidering.Thepressurepulsationinthecentrifugalpumpisextremelycomplex，andthepressurepulsationofthesamepumpisdifferentindifferentworkingconditions.Pumpinternalflowfieldandunsteadyturbulentcharacteristics，theimpellerandthewaterinletpipeoftherotorstatorinteraction，eddycurrentandrefluxmaycausepressurepulsation，mechanicalvibrationofthepressurepulsationexcitationpumpandpipeline，affectthenormaloperationofthepump，reducetheservicelifeofthepump；iftheexcitationfrequencyisclosetothefrequencyofthepump.Theresonancevibrationwilloccur，willproducepressurefluctuationsintheambientmediumadjacent，haveagreatn