无导叶离心泵蜗壳内低频压力脉动分析.pdf

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1、第50卷第10期机械工程学报Vo1．50NO．102014年5月JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGMav2014DoI：1O．3901，JME．2014．1O．170无导叶离心泵蜗壳内低频压力脉动分析水黄先北刘竹青(中国农业大学水利与土木工程学院北京100083)摘要：为探究无导叶离心泵蜗壳内低频脉动的产生机理及该低频脉动对蜗壳内各监测点压力脉动的影响，采用计算流体动力学(Computationalfluiddynamics，CFD)技术，在与试验结果对比分析验证模型计算精度的基础上，进行3个不同工况下的非

2、定常压力脉动计算，其中湍流模型选用剪切应力输运(Shearstresstransport，SST)模型，分析结果表明，蜗壳出口段因流线扭曲会产生一个低频脉动，出口段测点的主频等于该脉动的频率，且该低频脉动会对蜗壳内其余测点产生近乎一致的影响，使各点在该频率下具有相近的压力系数，其值与出口段的流动分离直接相关；各点脉动存在两个明显频率：低频与叶频；蜗壳隔舌附近的横截面上存在因流线扭曲产生的漩涡，其频率即为蜗壳出口段低频脉动的主频，从而证明因流线扭曲产生的漩涡为低频脉动产生的根本原因。关键词：无导叶离心泵；蜗壳；计算流体动力学；低频压力

3、脉动；流动分离中图分类号：TH311AnalysisofLow—frequencyPressurePulsationsinVanelessCentrifugalPumpVoluteHUANGXianbeiLIUZhuqing(CollegeofWaterResourcesandCivilEngineering，ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083)Abstract：Inordertoanalysisthecauseoflow—frequencypressurepulsationsinva

4、nelesscentrifugalpumpvoluteandit’Sinfluenceonmonitorpoints’pulsation，computationalfluiddynamics(CFD)methodisemployedwithshearstresstransport(SST)turbulencemodelbeingselected．Basedontheaccuracyconfirmationofcalculation，unsteadycalculationsunder3diferentconditionsarecond

5、ucted．Accordingtotheresults，alow—frequencypulsationarisesfromvoluteoutletpartmakesthedominantfrequencyofthemonitorpointsnearbyequaltothisfrequencybecauseofthedistortionofstreamline，alsoitcanproducealmostthesameimpactfortherestofthepointsinthevolute，theamplitudeofpressu

6、repulsationisdirectlyrelatedtoflowseparation；thesepointshavetwosignificantfrequency,low-frequencyandbladepassingfrequency；duetostreamlinedistortion，eddiesappearonthecross-sectionnearthetongue，it’Sfrequencyisequaltothedominantfrequencyofmonitorpointinoutletpart，thisfind

7、ingcanindicatetherootcauseoflow-frequencypressurepulsationistheeddiesgeneratedduetostreamlinedistortion．Keywords：vanelesscentrifugalpump；volute；computationalfluiddynamics(CFD)；low-frequencypressurepulsation；flowseparation蜗壳圆周方向的不对称会引起流动不平衡，同0前言时叶轮与蜗壳的动静干涉也会产生较大的压力脉动，可见

8、蜗壳内部压力脉动的研究是离心泵压力脉与其他类型流体机械一样，离心泵会表现出不动研究的关键LjJ。国内外大量研究表明，蜗壳内压同的导致强噪声以及振动的流体动力激励机制uJ，力脉动以叶频(叶频=转频×叶片数)为主L4曲J，同时有而压力脉动