基于流固耦合的离心泵蜗壳结构分析与优化

作     者：王海宇 张德胜 施卫东 张磊 Wang Haiyu;Zhang Desheng;Shi Weidong;Zhang Lei

作者机构：江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013 

基　　金：国家科技支撑计划(2012BAB17B02-4 2011BAF14B01) 江苏省产学研联合创新资金是瞻性联合研究项目(BY201306503) 江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(CXLX13_661) 

出 版 物：《排灌机械工程学报》 (Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering)

年 卷 期：2014年第32卷第6期

页      码：472-476,499页

摘      要：为了研究蜗壳和超厚离心泵叶片匹配时的应力分布和变形,采用单向流固耦合方法对3种蜗壳结构产生的变形、等效应力和模态进行了数值分析和优化.蜗壳基圆直径与叶轮直径的比值(D_3/D_2)是蜗壳结构动力特性的主要影响因素,所以选取不同的D_3/D_2设计方案,进行数值模拟.当D_3/D_2较小时(方案A),超厚叶片出口的射流一尾迹现象导致蜗壳流道内压力分布不均匀,其诱导的蜗壳变形量较大;随着D_3/D_2逐渐增大(方案B,C),蜗壳的动力特性参数数值明显减弱,且数值趋于稳定.在设计工况下,方案A变形量最大值为544μm,等效应力最大值为15.7 MPa;方案B和方案C最大变形量分别降低为方案A的2.6%,2.8%,最大等效应力分别降为方案A的14.8%,22.9%.数值计算结果表明,3组对比方案中,方案B和方案C的结构动力特性相近,方案B的各指标最好,其运行可靠性更高.因此推荐具有超厚叶片的离心泵蜗壳D_3/D_2取1.13(方案B所取值)左右,以获得较优的结构动力特性.

主 题 词：离心泵 蜗壳 单向流固耦合 等效应力 优化设计 

学科分类：080704[080704] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1674-8530.13.0067

馆 藏 号：203136598...