基于离心泵全流场的流固耦合分析.pdf

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1、38FLUIDMACHINERYVo1．43，No．11，2015文章编号：1005—0329(2015)11—0038—05基于离心泵全流场的流固耦合分析黄思，张雪娇，宿向辉。区国惟(1．华南理工大学，广东广州5106402；广东省佛山水泵厂有限公司，广东佛山528000)摘要：运用ANSYSworkbench软件，选取ISIO0—65—200型单级单吸离心泵作为研究对象，对离心泵包括叶轮、螺母和轴等转子系统进行单向流固耦合分析。在流固耦合计算中，施加到固体结构的流场载荷不仅有叶轮和蜗壳内部流场，同时还考虑了叶轮前后腔的流场

2、载荷；对转子系统力学分析仅对轴承与轴接触处采用轴向和径向约束较符合实际的约束条件。此外，为了解泵转子系统的固有频率和临界转速等问题，本文还对转子系统进行了模态分析，得到了其固有频率和振型，并将计算得到的临界转速与常规的临界转速计算结果进行了对比分析。关键词：离心泵；流固耦合；应力变形；模态分析；临界转速中图分类号：TH3；TQ051文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2015．11．008Fluid·solidInteractionAnalysisofCentrifugalPumpBased

3、onWholeFlowFieldHUANGSi，ZHANGXue-jiao，SUXiang．hui，OUGuo—wei(1．SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China；2．FoshanPumpFactoryCo．Ltd．，Foshan528000，China)Abstract：Thesingle—stagesingle—suctiontypeIS100—65-200centrifugalpumpwasselectedastheresearchobject．Byu

4、singANSYSWorkbenchcode，therotorsystemofthecentrifugalpump，includingitsimpeller，nutandshaft，wasanalyzedbyone—wayfluid-solidcouplingmethod．Thefluidloadsappliedtothestructureincludednotonlyfrominternalflowoftheimpellerandvolute，butalsofromtheflowfieldsinbothfront—chamb

5、erandtheback—chamberoftheimpeller．Arealisticconstraintcondition，onlyrestrainingthemovementsinaxialandradialdirectionofthebearingcontactedwiththeshaft，wasusedtoanalyzetheme—chanicsperformanceoftherotorsystem．Inaddition，tounde~tandthenaturalfrequencyandcriticalspeedof

6、therotorsystem，themodalanalysisoftherotorsystemwasalsocarriedout．Theinherentfrequencyandthevibrationmodeloftherotorsystemwerecalculatedaccordingly．Thecriticalvalueofrotationalspeedwasobtainedandcomparedwiththecalculatedonebythecon-ventionalmethod．Keywords：centrifuga

7、lpump；fluid—solidinteraction；stressanddeformation；modalanalysis；criticalspeed1前言(2)施加到固体结构的流场载荷仅限于叶轮和蜗壳内流场，未能考虑叶轮前后腔的流场转子系统是离心泵的核心部分，其可靠性和载荷；稳定性对整个机组的安全正常运行有重要的影(3)对转子的约束条件过多、缺乏统一标准响，目前对泵转子的静、动力学分析已成为水泵设或与实际情况有较大偏差。计与研究的一个重要方面。近年来国内外不少学根据上述情况，本文运用ANSYSworkbench者尝试采用

8、流固耦合的方法对泵转子系统进行力软件，对离心泵包括叶轮、螺母和轴等转子系统进学性能分析，取得了许多有价值的成果l1。但行单向流固耦合分析。在流固耦合计算中，施加也普遍存在以下问题：到固体结构的流场载荷不仅有叶轮和蜗壳内流(1)往往局限于泵叶轮等单个零件的力学分场，同时还考虑叶