高速离心泵全流场非定常流动激励转子振动特性研究
批准号:
52076197
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
崔宝玲
依托单位:
学科分类:
内流流体力学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
崔宝玲
中文摘要
高速离心泵是液体火箭发动机和炼化装置的关键流体输送设备。高速离心泵内部非定常流动激励转子振动是限制大推力液体火箭发动机和大型炼化装置可靠性提升的瓶颈。为准确预测高速离心泵非定常流动激励转子振动特性,涉及两个关键科学问题:一是高转速下泵内全流场非定常弱可压流体的压力脉动规律;二是基于全流场非定常流体激励作用的转子系统动力学模型构建。.本项目拟通过对高速离心泵全流场非定常流动激励转子振动特性关键技术基础研究,建立带螺旋度约束动态亚格子模式泵内弱可压流体数值计算方法,揭示压力脉动机理和传播规律;基于全流场分析计算主流场和间隙流场流体激励力,建立基于全流场非定常流体激励作用的高速离心泵转子振动响应动力学模型;分析高速离心泵转子的振动规律,建立非定常流动诱发的振动和压力脉动之间的关联,掌握高速离心泵流体激振机理及其动力学规律,为高性能高速离心泵的设计制造及其可靠运行提供理论支持和技术支撑。
英文摘要
High speed centrifugal pump is the key equipment of liquid rocket engine and refining equipment. The rotor vibration excited by unsteady flow in high-speed centrifugal pump is the bottleneck to limit the reliability improvement of high thrust liquid rocket engine and large refining equipment. In order to accurately predict the rotor vibration characteristics excited by unsteady flow in high-speed centrifugal pump, two key scientific issues are involved: first, the law of the pressure fluctuation of the unsteady weak compressible fluid in the whole flow field of the pump at high speed; second, the construction of the dynamic model of the rotor system based on the unsteady excitation force of the whole flow field..In this project, through the basic research on the key technology of rotor vibration characteristics excited by unsteady flow in the whole flow field of high-speed centrifugal pump, the numerical calculation method of weakly compressible fluid in the pump with dynamic sublattice mode with helicity constraint is established to reveal the law and mechanism of pressure fluctuation. Based on the analysis of the whole flow field, the excitation force of main flow and clearance fluid is calculated, and the dynamic model of rotor vibration response of high-speed centrifugal pump is investigated based on the unsteady excitation force of the whole flow field. The vibration law of the rotor of the high speed centrifugal pump is analyzed and the relationship between the vibration and the pressure pulsation induced by the unsteady flow is formed. It is to master the fluid exciting mechanism and the dynamic law of the high speed centrifugal pump and provide theoretical support and technical support for the design, manufacture and reliable operation of the high performance high speed centrifugal pump.
高速离心泵具有单级扬程高、结构紧凑等优点,广泛应用于航空航天、石油化工、煤化工等领域,是液体火箭发动机和炼化装置的关键流体输送设备。高速离心泵内部非定常流动激励转子振动是限制大推力液体火箭发动机和大型炼化装置可靠性提升的瓶颈。因此,本项目针对高速离心泵全流场非定常流动激励转子振动特性进行研究。.项目通过理论分析、数值模拟和实验方法开展研究,提出了基于螺旋度修正的高速离心泵弱可压流动计算方法,实现泵内部非定常流动特性的准确模拟和性能预测。对比不同流量下泵内压力、速度、熵产、涡分布等特征,发现泵内叶片尾缘脱落涡与隔舌等的动静干涉是引起泵内压力脉动的重要因素之一,掌握了不同叶片表面、叶片出口形状和叶片尾缘对内部非定常流动结构和压力脉动的影响规律,为高速离心泵流体激振抑制提供重要的参考和依据。建立了基于动网格的环形间隙流体激励力及其等效动力学参数计算方法,及考虑高速弱可压流体激励作用下的转子动力特性分析方法;获得了叶片表面、叶片出口形状及叶片尾缘形状对离心泵的振动特性的影响规律,为低振动高速离心泵叶轮叶片的改进设计提供参考。并将研究成果应用于合作单位浙江天德泵业有限公司水力性能、转子性能预测,确保高速离心泵机组低振动平稳运行。.项目组成员积极参加中国工程热物理学会热机气动热力学和流体机械学术会议、水力机械学科发展战略研讨会、管道运输工程科学技术发展研讨会等国内学术会议,及Asian Joint Workshop on Thermophysics and Fluid Science、IAHR Asian Working Group Symposium on Hydraulic Machinery and Systems等国际学术会议。相关研究已在国外学术期刊发表SCI论文14篇,授权中国发明专利7件,获得浙江省科技进步三等奖和中国造船工程学会科技进步一等奖各一项;培养博士研究生5人,硕士研究生12名。
LNG泵—管系统多尺度汽液两相流动及输送特性研究
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批准号:52574090
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2025
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负责人:崔宝玲
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依托单位:
严苛工况流程离心泵机组融合设计关键技术基础研究
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批准号:U22A20209
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:255.00万元
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批准年份:2022
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负责人:崔宝玲
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依托单位:
非定常流动环境下大功率多级流程离心泵动力学特性研究
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批准号:U1608258
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:255.0万元
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批准年份:2016
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负责人:崔宝玲
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依托单位:
基于非定常湍流分析的流程阀门启闭过程动态特性研究
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批准号:21276241
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项目类别:面上项目
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资助金额:40.0万元
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批准年份:2012
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负责人:崔宝玲
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依托单位:
不同叶片形状的开式叶轮离心泵内部流动特性研究
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批准号:50976105
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项目类别:面上项目
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资助金额:38.0万元
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批准年份:2009
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负责人:崔宝玲
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依托单位:
基于复合叶轮的易汽化化工介质泵送特性机理与数值计算研究
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批准号:20706049
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2007
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负责人:崔宝玲
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依托单位:
国内基金
海外基金