基于流-固耦合的軸流泵葉輪性能預(yù)測.pdf

1、軸流泵在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮著非常重要的作用，葉輪作為軸流泵的工作部件，其性能優(yōu)劣直接決定著軸流泵的效率。本文采用流.固耦合的方法對軸流泵的葉輪進(jìn)行計算分析。根據(jù)流體力學(xué)和彈性力學(xué)建立了軸流泵的流.固耦合有限元方程。計算過程中采用κ-ε方程模型，并對流固耦合的求解問題進(jìn)行了深入分析。
　　 本文采用UG建模軟件，建立軸流泵的葉輪實體模型和流體域模型，通過ADINA軟件接口將模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入ADINA軟件。在ADINA-structure模

2、塊中對葉輪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行求解設(shè)置，生成固體部分求解文件；在ADINA-fluid模塊對流體域部分進(jìn)行求解設(shè)置，生成流體部分求解文件，最后在ADINA-FSI模塊中對以上兩個文件進(jìn)行雙向耦合計算。對葉輪的三個運行工況進(jìn)行計算，得到不同工況下葉輪內(nèi)部應(yīng)力和應(yīng)變，流體速度和壓力分布情況。通過對計算結(jié)果的分析得到以下結(jié)論：
　　 1.葉輪最大應(yīng)力、應(yīng)變均發(fā)生在葉輪和輪轂連接的部位，越靠近葉片外緣應(yīng)力值越小；并且隨著流速的增大根部的應(yīng)力和應(yīng)變

3、也不斷增大；在設(shè)計時應(yīng)注意葉輪根部區(qū)域。流場最大的壓力梯度發(fā)生在葉輪根部區(qū)域，隨著流速的增大，壓力值也不斷增大；葉片的前端變形也增大，造成軸流泵葉片的振動。長時間的運行之后容易在葉輪根部造成疲勞破壞，從而影響軸流泵的正常工作；因此應(yīng)該注意葉輪根部的強(qiáng)度。
　　 2.在葉片附近區(qū)域有小漩渦出現(xiàn)，以及由此形成的回流，破壞了內(nèi)部正常流動狀況，使軸流泵效率降低；因此在軸流泵設(shè)計時應(yīng)該注意選取的翼型，盡量減少回流現(xiàn)象的發(fā)生，提高軸流泵的效