船用離心泵參數(shù)化設計與流固耦合分析.pdf

1、本課題在中國船舶重工集團公司第704研究所國防預研項目“旋轉類流體機械計算方法優(yōu)化研究”(2012JX059F)和江蘇省船舶先進設計制造技術重點建設實驗室開放基金項目“基于柔性多體動力學的船用水泵振動特性研究”(CJ1201)資助下展開工作。離心泵作為重要的能量轉換裝置，廣泛應用于國民經(jīng)濟與國防工業(yè)的各個領域，離心泵的設計與分析在節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展方面具有重要的現(xiàn)實意義。復雜的工作環(huán)境、苛刻的可靠性要求向船用離心泵特別是軍工設備用泵提

2、出了更高的設計要求。本文以某系列船用二級離心泵為研究對象，主要研究內容如下：
　　(1)全面分析了CAD技術在離心泵設計領域的國內外應用現(xiàn)狀，在此基礎上對面向設計制造集成的船用離心泵設計系統(tǒng)展開研究，給出了系統(tǒng)的處理流程與基本的功能劃分。
　　(2)結合速度系數(shù)法，基于VB完成葉輪水力設計模塊的開發(fā)；在分析船用二級離心泵葉輪建模思路的基礎上，應用UG/Open二次開發(fā)技術完成了葉輪的參數(shù)化建模與軟件開發(fā)，為內流場數(shù)值模擬、轉

3、子系統(tǒng)流固耦合動力特性分析以及葉輪結構優(yōu)化奠定基礎。
　　(3)以船用二級離心泵內流道水體參數(shù)化模型為基礎，利用Hyper Mesh對內流道進行網(wǎng)格劃分，選擇SST k湍流模型，應用ANSYS14.5的CFX模塊對不同工況條件下船用二級離心泵內流場進行定常數(shù)值模擬。全面分析了不同工況條件下內流場的速度分布與壓力分布規(guī)律，預測了該離心泵的性能曲線，并通過實驗驗證了數(shù)值模擬分析的正確性與數(shù)值模擬設置的合理性。
　　(4)探討了不

4、同載荷對轉子系統(tǒng)的影響，得到水力載荷是影響轉子系統(tǒng)動力特性主要原因的結論?；趩蜗蛄鞴恬詈侠碚?，應用Workbench14.5流固耦合分析模塊(FSI:Fluid Flow(CFX)-Static Structural)構建分析框架，以內流場定常數(shù)值模擬分析結果為基礎，將不同工況下的水壓力載荷加載到轉子系統(tǒng)上，對轉子系統(tǒng)進行動力特性分析。全面分析了轉子系統(tǒng)的應力、應變特點，比較了首末級葉輪葉片應力、應變分布規(guī)律的異同。此外，還分析了流量