《基於非線性水聲模型的離心泵空化喘振研究》是依託中國農業大學，由周凌九擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於非線性水聲模型的離心泵空化喘振研究
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：周凌九
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
空化喘振會引起泵自身的振動和系統參數的波動，對泵及系統的安全運行非常不利。空化喘振是與泵自身空化特性及管路系統同時相關的自激振盪，為此，本項目擬以離心泵系統為研究對象，採用狀態方程的方法建立適用於複雜管路的非線性水聲模型並編制用於含空化水力系統穩定性分析的計算程式,研究非線性水聲模型與泵的三維非定常流動計算的耦合算法，結合泵的三維空化流計算結果及離心泵的空化試驗結果，主要針對以下問題展開研究：（1）離心泵的空化柔度和流量增益與泵比轉速、運行工況、空化係數等參數的準靜態關係；（2）空化柔度和流量增益及其相位延遲與振盪頻率的關係等動態特性、相變的非線性耗散效應及其對的空化喘振特性的影響；（3）發生空化喘振時泵內的三維空化流動特徵和回流特徵及其對系統穩定性的影響，以期更加全面地揭示泵空化不穩定現象發生的原因和影響因素，為水力系統工程設計、故障診斷及安全穩定運行提供指導。
結題摘要
空化喘振會引起泵自身的振動和系統參數的波動，對泵及系統的安全運行非常不利。空化喘振是與泵自身空化特性及管路系統相關的自激振盪，本項目以離心泵系統為研究對象，採用等效電路法建立了含空化的水力系統振盪理論模型，分析了泵空化喘振的原因並給出了發生喘振的臨界條件，可簡單用流量增益係數是否大於空化柔性與流阻之積來判斷喘振發生條件；通過三維空化流動計算，獲得了不同比轉速離心泵的空化聲學參數與運行工況的準靜態關係及動態變化特徵，結果表明低比轉速的靜態空化流量增益係數在大部分工況範圍內都是負值，而高比轉速離心泵在一些小流量工況範圍內由於回流的影響會出現靜態空化流量增益係數為正的情況，在有流量和壓力波動的條件下空化聲學參數會出現相應的非線性變化；在此基礎上建立了含空化的水力系統非線性水聲模型並完成了軟體編制，可用於預測空化喘振及含空化的水力系統瞬變過程。對空化喘振工況的分析結果表明，空化喘振頻率隨管長的增加而減小，隨空化係數的減小而減小；研究了一維非線性水聲模型與三維空化流動模型的耦合計算方法，通過商用軟體及自定義函式實現了兩個模型耦合計算，獲得了回流的回響特徵，即高於該固有振盪頻率的激勵對回流空化引起的振盪頻率無明顯影響。而激勵頻率低於回流喘振頻率時系統表現處受迫振盪特點，振盪頻率為激勵頻率。
