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基于流固耦合的大型潜水轴流泵结构动力特性研究
【摘要】
本文研究了基于流固耦合的大型潜水轴流泵结构动力特性。在模拟潜水轴流泵的作业过程中，采用了流固耦合的数值模拟方法，分析了潜水轴流泵叶轮、导叶、箱体的受力情况和变形情况，探究了流固耦合对泵组结构动力特性的影响。结果表明，流固耦合对泵组结构动力特性的影响是显著的，受力和变形情况均发生了明显变化。对于潜水轴流泵的设计和优化具有一定的指导意义。
【关键字】流固耦合；轴流泵；动力特性；受力情况；变形情况
【正文】
一、研究背景
潜水轴流泵是一种用于水力输送的重要设备，广泛应用于农田灌溉、排水、城市供水等领域。泵组结构动力特性是潜水轴流泵设计和优化的重要考虑因素。传统的泵组结构动力分析方法主要基于刚体假设，忽略了流固耦合的影响，难以准确反映泵组在实际工况下的受力和变形情况。因此，开展基于流固耦合的大型潜水轴流泵结构动力特性研究，对于深入理解泵组的工作原理和优化设计具有重要意义。
二、研究思路
本文采用数值模拟的方法，建立了基于流固耦合的大型潜水轴流泵三维模型，模拟了泵组在工作状态下的受力和变形情况，以此研究泵组结构动力特性。具体思路如下：
1.建立模型：利用CAD软件建立潜水轴流泵的三维模型，并对模型进行几何网格划分。
2.设定边界条件：利用CFD软件设定入口和出口边界条件，模拟泵组的工作状态。
3.进行流固耦合模拟：将流场和固体场进行耦合，在流程中计算流体的运动和压力，同时计算泵组的受力和变形情况。
4.分析结果：利用仿真结果分析泵组叶轮、导叶、箱体的受力和变形情况，探究流固耦合对泵组结构动力特性的影响。
三、研究结果
通过流固耦合模拟，分析了潜水轴流泵叶轮、导叶、箱体的受力情况和变形情况。结果表明，流固耦合对泵组结构动力特性的影响是显著的。在流场中，流经泵组的水流对叶轮、导叶、箱体产生了作用力，产生了阻力、悬挂、拉升等冲击力，从而使得叶轮和导叶受到变形。在泵箱内，泵组所受到的压力分布不均匀，产生了压力不平衡的情况，从而影响泵组的水力性能。另外，泵组所处的水环境也会影响泵组结构的稳定性和寿命，这也需要在设计和使用过程中加以考虑。
四、结论
本文结合数值模拟分析，研究了基于流固耦合的大型潜水轴流泵结构动力特性。建立了三维模型，在流固耦合模拟中分析了潜水轴流泵的受力情况和变形情况。结果表明，流固耦合对泵组结构动力特性的影响是显著的。具体来说，泵组受到的水流冲击力和压力分布不均匀都会影响泵组的水力性能和结构稳定性。本文的研究具有一定的理论和实践指导意义，对于提高泵组设计和优化水平具有一定借鉴意义。