低比速离心泵转子

通过多尺度流固耦合分析，量化叶轮径向力与转子系统振动特性，为泵的稳定运行提供设计依据。

周文杰 · Ji, Ma · Ma, Zhenlai · Yu, Wanbo · Huihao, Su · 高波

Physics of Fluids 2024

参数信息

扬程误差

5.41 %

效率误差

2.33 %

平均变形

0.35 mm

平均应力

70.7 MPa

技术优势

仿真结果可信

双向流固耦合仿真与实验的扬程和效率误差分别仅5.41%和2.33%，表明模型能够准确预测泵的性能。

径向力最小工况明确

在1.0Qd设计流量下叶轮径向力最小，偏离设计流量会导致径向力增大，为运行工况选择提供了直接指导。

轴向力随流量下降

轴向力随流量增加而减小，这一趋势有助于在变工况下评估推力轴承负载。

轴振动比叶轮大

轴上振动加速度大于叶轮处振动加速度，提示转子设计中轴系可能是更关键的振动控制对象。

应用场景

• 离心泵设计：用验证过的仿真模型优化转子结构，减少振动和应力。
• 转子动力学：获得多尺度流固耦合下转子的变形与应力分布，指导动力学设计。
• 流固耦合：采用双向FSI方法准确捕捉流体激励对转子系统的影响。
• 振动分析：分析轴与叶轮振动加速度差异，定位振动关键部件。
• 泵性能预测：使用误差小于5.41%的模型预测扬程和效率，减少实验次数。