船用离心泵改进的CFD方法研究.pdf

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1、第23卷第5期(总第137期)船舶V01．23No．52012年1O月SHIP＆B0ATOctober，2012[计算机技术与应用]船用离心泵改进的CFD方法研究杜拮华(武汉第二船舶设计研究所武汉430064)[摘要]在工程实践的基础上，通过对振动测试数据的分析，提出了造成某船用离心泵振动偏大的可能原因。基于CFD数值模拟分析方法，对该泵进行改进设计。改进方案的CFD数值模拟分析结果表明，泵内流体流动比较均匀，在设计工况下的运行状态良好。改进后样机的水动力性能满足技术要求，振动水平大幅下降。[关键词]离心泵；减振；船舶；计算流体力学[中图分类号]U664．5[

2、文献标志码]A[文章编号]1001—9855(2012)05—0076—05Improvemento0fIsShipcentriftuga’lpumpbDasedO0nCF。DJJmethodDUZhe—hua(WuhanSecondShipDesignandResearchInstitute，Wuhan430064，China)Abstract：Basedonpracticalengineeringexperience，thepossiblereasonscausinglargevibrationoftheshipcentrifugalpumpareputf

3、orwardfromtheanalysisofthevibrationtestdata．ThedesignisoptimizedbyCFDsimulationanalysismethod．TheresultsfromCFDsimulationsoftheimprovedschemeshowthattheflowinthepumpisuniformanditoperateswellunderthedesigncondition．Thehydrauliccharacteristicsoftheimprovedprototypecanmeetthetechnical

4、requirementsandlargelyreducethevibrationleve1．Keywords：centrifugalpump；vibrationreduction；ship；CFD．离心泵内流体流动相当复杂．因此很难用纯理0引言论的方法得到其内部流场特性。近年来，随着计算机硬件水平的提高以及计算流体力学(CFD)和数值离心泵是将原动机的机械能利用离心力转化为计算方法的蓬勃发展，CFD方法已成为国内外学者输送介质能量的一种通用机械设备⋯。如果输送介研究离心泵的重要手段。随着研究的深入，目前用质是水。将机械能转化为动能或位能．就是本文的研CFD方法

5、研究离心泵呈现如下发展趋势：①湍流模究对象水泵。船舶的各个系统中大量使用离心泵。型的深入研究；②优化设计；③发展网络生成技术；船用离心泵在使用过程中．有可能因为众多因素的④向量化及并行算法。联合影响造成泵体非正常振动，并引发与水泵相连本文以某型船用离心泵为例，介绍了该泵的振管路振动，进而激励船体振动噪声产生，影响船上人动现状，结合工程实践对可能的原因进行了分析，提员的身心健康。另外．水泵非正常振动还会造成水出改进措施：然后用FLUENT软件对改进方案进行泵效率降低、扬程和流量下降。在日益提高的现代数值模拟分析，最后制造样机加以验证。本文的研船舶舒适性要求下，船

6、用离心泵不能仅满足于正常究思路和方法可为其他离心泵低振动改进设计提供使用工况要求，还必须最大限度减小振动。一定的借鉴。[收稿日期】2012_J01—o4；[修回日期】2012-02—16[作者简介]杜酷华(1980一)，男，汉族，硕士，主要从事船舶系统技术研究工作。76杜丢占华：船用离心泵改进的CFD方法研究1某船用离心泵组成与主要参数本文研究的某型船用离心泵用于运送淡水。该泵主要由泵体、泵盖、支座、泵轴、联轴器、叶轮、密封环、轴套、填料压盖以及电动机等部件组成。其外形简图见图1。图3机脚振动1／3倍频程谱2原因分析及减振措施自激振动和环境振动[会影响船用离心

7、泵运行。导致船用离心泵运行振动较大的原因是多方面的，但结合该泵安装情况、运行工况以及振动频谱图，造成设备振动偏大的原因可能是水力设计不合理。在运行过程中，当泵偏离额定工况点较多时，泵体内水力流态会发生异常．造成水力波动增大，从而导致离心泵振动较大；而且当气蚀发生后，泵体内会出现强烈水力冲击，产生较大振动和噪声。综上所述，该泵f主要振动源是泵体。造成振动偏大的主要原因是水进水DN125力设计不合理引起的内部流体激励振动。图l某船用离心泵外形简图该泵的额定流量处于原泵性能曲线的大流量区，显然不尽合理，因此必须对水力模型进行重新设该泵主要参数如下：计。新设计离心泵的

8、水力模型不仅要满足性能指标额定流量：1