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《多级离心泵设计及其结构特性分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要摘要本文所设计的多级离心泵应用于某舰船上，根据用户所提供的流量和扬程，对多级离心泵的主要参数进行了设计计算。参考以往相似泵的设计，确定了多级离心泵的整体结构。对叶轮及出口段蜗室进行了设计，并运用Solidworks三维软件对多级离心泵进行三维仿真建模。多级离心泵内部流场的流动特性对泵的汽蚀、效率、振动与噪音有较大的影响，难以通过试验测得，本文采用Fluent软件对多级离心泵的出口段进行了流体仿真。在Gambit中对模型进行网格划分和边界条件设定，导入Fluent中计算后得到出口段内部流场的速度与压力分布图。结合仿真数据分析了流场内的流动特性，
2、流场内速度、压力分布相对不均匀，同时介质流动时局部区域出现涡流现象，增大了泵工作时的振动噪声，降低了效率。为此修改了流道的模型并重新进行了仿真计算，修改后模型的流动特性较好且不存在涡流区域。仿真模拟后确定了叶轮与出口段蜗室形状尺寸，为确定多级离心泵总体的结构尺寸提供了理论依据。多级离心泵出口段与中段所受压力较大，运用ANSYS软件对其进行静力学分析，校核了出口段与中段的强度与刚度，确定其结构尺寸。为了保证多级离心泵在工作运行时具有较小的振动噪音，运用ANSYS软件对多级离心泵的泵体、转子系统、隔离套进行了模态分析，分析后得到了各阶固有频率及振形图
3、，将仿真得到的固有频率与多级离心泵工作环境中存在的激振频率对比，结果表明泵的重要组件的最低阶固有频率均高于环境中的激振频率，不会发生共振现象，保证了泵正常运行时的稳定性。泵零部件受到突然的冲击、震荡时可能发生共振现象，根据振形图分析了泵体、转子系统和隔离套发生共振时的振动特性，以及共振后产生的影响，对零部件的结构设计提供了理论依据。本文的多级离心泵应用于军舰上，要求泵具有较高的可靠性，同时能够在高湿度、盐雾、腐蚀性的海上环境正常工作。针对多级离心泵进行了可靠性设计，制定了可靠性设计制造准则及环境适应性准则,对多级离心泵可靠度进行了预测，根据可靠度
4、预测理论计算出系统的寿命以及可靠度，计算表明泵具有良好的可靠性且能够满足用户提出的寿命要求。文章分析了泵内零部件的故障模式，并且对故障模式及严酷度给出了分级，对故障分析后提出了预防措施，避免故障的发生。关键词：多级离心泵,模态分析,数值模拟,可靠性设计IAbstractAbstractThemulti-stagecentrifugalpumpdesignedinthispaperisappliedtothenavalvessel,accordingtotheflowandheadprovidedbytheusers,theimportantpar
5、ametersofthemulti-stagecentrifugalpumparedesigned.Onthebasisofprevioussimilarpumpdesign,thepaperdeterminestheoverallstructureofmulti-stagecentrifugalpump.Theimpellerandthevoluteofoutletsectionaredesigned,andthemodelofmultistagecentrifugalpumpisbuiltbySolidworksforsimulation.F
6、lowcharacteristicofinternalflowfieldofthemulti-stagecentrifugalpumphavegreatinfluenceoncavitation,efficiency,vibrationandnoise,itisdifficulttomeasurethroughthetest.Inthispaper,theFluentsoftwareisusedtosimulatethefluidflowintheoutletsectionofthemultistagecentrifugalpump,themod
7、elisdividedintogridandboundaryconditionsaresetinGambit,andthevelocityandpressuredistributiondiagramoftheinternalflowfieldintheexitsectionareobtainedafterthecalculationoftheFluent.Theresultsshowthatthevelocityandpressuredistributionintheflowfieldisnotuniform,andthevortexphenom
8、enonoccursatthesametime.Thevibrationnoiseofthepumpisincreased,andthe
