运用ANSYS workbench软件,选取IS100-65-200型单级单吸离心泵作为研究对象,对离心泵包括叶轮、螺母和轴等转子系统进行单向流固耦合分析。在流固耦合计算中,施加到固体结构的流场载荷不仅有叶轮和蜗壳内部流场,同时还考虑了叶轮前后腔的流场载荷;对转子系统力学分析仅对轴承与轴接触处采用轴向和径向约束较符合实际的约束条件。此外,为了解泵转子系统的固有频率和临界转速等问题,本文还对转子系统进行了模态分析,得到了其固有频率和振型,并将计算得到的临界转速与常规的临界转速计算结果进行了对比分析。 计算模型选取IS100-65-200型单级单吸离心泵作为研究对象，其设计参数为:流量Q=50m3/h，扬程H=12．6m，转速n=1480r/min，比转速ns=95;结构参数为:叶轮外径D2=210mm，出口宽度b2=16mm，叶片数Z=6，叶片包角=135°。工作介质为水，密度ρ=998．2kg/m3，动力粘度μ=1．003×10-3Pa·s。流动计算域由进水管、本文由公司网站网站采  转摘采集转载中国知网整理!  http://www.kuoguanji168.com/叶轮流固耦合分析-电动液压滚圆机滚弧机折弯机张家港液压弯管机滚圆机滚弧机、叶轮前后腔(包括口环)、蜗壳及出水管组成。固体结构计算域包括叶轮、螺母和轴等转子部分。应用Pro-E建立三维计算模型，得到如图1所示的水泵流体和固体计算域。图1离心泵流体和固体计算域为进行网格无关性检验，采用了3种不同疏密程度的网格单元计算域(如表1)进行计算，其中中密网格无论。表1网格无关性检验网格疏密度网格数扬程H(m)效率η(%)疏)流体域(b)固体域图2计算域网格2015年第43卷第11期流体机械39应力分布图7为转子系统在设计工况下的等效应力分布，从图中可以看出转子系统的最大应力位于与轴接触的叶轮轮毂圆柱面上，最大等效应力值为11．59MPa。此外，叶轮叶片与前后盖板连接的位置也是应力较集中的地方。对轴而言，与叶轮连接的轴圆柱面和靠近叶轮一侧的轴承支撑位置也有较大应力出现。图7设计工况下转子的等效应力分布3．4．2变形分布图8为转子系统在设计工况下的变形分布。从图中可以看出，转子系统的最大总变形位置出现在叶轮的外缘处，最大总变形量约为0．244mm，叶轮变形主要表现为沿径向的拉伸变形，变形量随半径增大而增大，轴的变形相对较校因此在离心泵转子设计和操作时需要考虑叶轮出口的变形量。图8设计工况下转子的变形分布3．4．3转子的力学性能校核转子设计的一个主要条件是其力学性能参数应在允许范围之内。所研究的泵转子系统的力学性能校核情况见表4。由表可见，有限元计算得到的离心泵转子系统符合力学性能要求。表4转子系统的力学性能校核参数屈服强度(MPa)强度极限(MPa)性能指标205450计算值11．593．4．4转子的模态分析在计算软件中，采用精度高、运算速度快的BlockLanczos法进行模态分析［7］。表5为计算得到的离心泵前6阶固有频率和最大振幅。通过表5以及前6阶固有振型分析发现，叶轮的1阶振型变形量呈轴中心对称分布且叶轮的变形随半径增大而增大;2阶和3阶振型都为弯曲振动，最大变形发生在叶轮轮毂处和叶轮外缘;4阶和5阶振型为弯曲和扭转的复合振动;叶轮的6阶振型的变形较小，但轴产生了较严重的扭转变形且变形量呈轴中心对称分布。表5离心泵的前6阶固有频率和最大振幅阶数固有频率(Hz)最大振幅流固耦合分析-电动液压滚圆机滚弧机折弯机张家港液压弯管机滚圆机滚弧机本文由公司网站网站采  转摘采集转载中国知网整理!  http://www.kuoguanji168.com/