基于流固耦合的离心泵蜗壳结构分析与优化

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（D3/D2）是蜗壳结构动力特性的主要影响因素，所以选取不同的D3/D2设计方案，进行数值模拟．当D3/D2较小时（方案A），超厚叶片出口的射流-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D3/D2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D3/D2取1.13（方案B所取值）左右，以获得较优的结构动力特性．

关键词：离心泵、蜗壳、单向流固耦合、等效应力、优化设计

分类号：TH312(泵)

资助基金：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BY2013065-03；江苏省普通高校研究生科研创新计划项目CXLX13_661

在线出版日期：2014-07-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：472-476,499