斜流泵又叫做導(dǎo)葉式混流泵,具有地面積少、外徑小抗氣蝕性能好、安裝維修方便以及效率高等特點(diǎn)。
其中,葉輪作為斜流泵的主要旋轉(zhuǎn)過(guò)流、主要的對(duì)液體做功的部件,對(duì)斜流泵水力特性影響起著重要的作用,但同時(shí)葉輪的應(yīng)力及形變對(duì)其安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行又具有一定程度上的負(fù)面影響。故我們對(duì)葉輪部件的強(qiáng)度的探究和分析也是尤為必要的。
隨著近年來(lái)CFD軟件的升級(jí)和優(yōu)化,在斜流泵葉輪對(duì)其安全性和穩(wěn)定性影響方面的研究也逐步深入,更多的固耦合方法對(duì)關(guān)鍵旋轉(zhuǎn)部件進(jìn)行強(qiáng)度分析。固耦合法對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片應(yīng)力特性進(jìn)行分析;采用雙向同步求斜的方法對(duì)離心泵內(nèi)流場(chǎng)和葉輪構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行聯(lián)合求解研究了葉輪流固耦合作用對(duì)腐心泵內(nèi)部流場(chǎng)的影響;離心泵進(jìn)行了考慮內(nèi)部流場(chǎng)和結(jié)構(gòu)相互怍用的兩場(chǎng)交替聯(lián)合求解,并以相同的設(shè)置對(duì)不考慮流固耦合作用的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算;采用雷諾時(shí)均 Navier-Stokes方程和RMGk-雙方釋湍流模型,基于彈性體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程,對(duì)軸流泵內(nèi)部流場(chǎng)和葉輪結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行多工況雙向同步耦合求解,研究了流固耦合作用對(duì)軸流泵內(nèi)部流場(chǎng)的影響;基于流固耦合原理對(duì)離心泵葉輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,獲得了離心泵葉輪在不同工況下的等效應(yīng)力及變形情況,分析了葉輪最大等效應(yīng)力和最大總變形隨流量的變化情況;采用單向流固輞合方法對(duì)斜流泵葉輪稱合系統(tǒng)進(jìn)行仿真計(jì)算,并分析葉片應(yīng)力集中區(qū)域及變形位置。
以上成果多為研究離心泵、軸流泵等葉輪強(qiáng)度,隨著研究的深入,對(duì)斜流泵葉輪強(qiáng)度分析也逐步加強(qiáng),但針對(duì)多工況條件下斜流泵葉輪強(qiáng)度分析相對(duì)較少。本研究選取不同流量工況,通過(guò)CFD軟件分別對(duì)斜流泵內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值分析,并基于流固耦合法在ANSYS Workbench中搭建流固合模塊對(duì)斜流泵葉輪強(qiáng)度進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,分別得出不同流量況下葉輪應(yīng)力集中點(diǎn)以及變形分布情況,為斜流葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度優(yōu)化提供參考。