流固耦合作用不仅是非定常流动对结构的作用,同时也包括结构对流场的反作用。本节在前述流固耦合振动分析的基础上,着重分析了叶轮结构振动对离心泵内部流动的反作用,特别是耦合前后泵内部非定常压力场的差异。计算分析的压力监测点位置见图4-16,分别在蜗壳流道中截面的四个位置设立压力监测点P2、P3、P4和P5。
为了描述耦合和非耦合计算条件下的压力脉动结果,定义了时变无因次的压力脉动系数Cp来表示以时间或叶轮转动位置为函数的周期性压力波动,如下式所示:
图4-46 n=1440r/min,Q=42L/s不同位置压力监测点耦合与非耦合求解结果对比
如图4-46~图4-48所示是额定转速不同工况下各位置压力监测点耦合与非耦合求解结果的对比。从这些图中可以看出,各工况下不同监测位置点的压力波动具有明显的相位差。P2点压力波动峰值出现在φ=120°附近,波谷值在φ=180°~240°范围内;P3点压力波动峰值在各工况下出现在φ=300°附近,波谷值出现在φ=0°~60°范围内;P4点压力波动峰值在φ=0°~60°范围内,波谷值在φ=120°~180°范围内;P5点
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图4-47 n=1440r/min,Q=33L/s不同位置压力监测点耦合与非耦合求解结果对比
图4-48 n=1440r/min,Q=22L/s不同位置压力监测点耦合与非耦合求解结果对比
的波峰值在φ=180°~240°范围内,波谷值在φ=300°~360°范围内。此外,对每个监测点的压力波动结果,不同流量下最大和最小压力的差值不同。
在各流量工况下,耦合与非耦合压力求解结果差别较小。总体上而言,耦合结果在每个监测点略大于非耦合求解结果。此外,对大流量工况,在监测点P2和P4处的φ=0°~60°范围内耦合前后结果差别明显。对小流量工况,主要差别在波动压力明显下降的位置,耦合结果略大于非耦合求解的压力。
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