離心油泵(導熱油(yóu)泵,自吸油泵(bèng))是由旋轉部件(葉輪)和靜止部件(jiàn)(導葉或蝸殼)組成的。與其他葉(yè)輪機械內的流動一樣,泵(bèng)內部的流動也屬於非定常流動範疇。首先(xiān),由於旋轉部件(jiàn)的轉(zhuǎn)動,旋轉部件和靜止部件的幾何邊界都是(shì)非定常的,葉片和液流的相互(hù)耦合作(zuò)用決(jué)定了泵(bèng)無論在何種工況下運行都存(cún)在_類非(fēi)定常流動,即外來擾動下的黏性流的響應;其次,黏性流體在流道固體邊界會形成邊界層(céng),在離心(xīn)力、科氏力的作用下,邊界層不同程度的分離導致了泵內部的_類非定常流的存在(zài),即由流動本身產生的非(fēi)定常流。
由於離(lí)心油泵(bèng)泵流道擴散、葉片扭曲、高速旋轉、水的黏性大、動
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靜(jìng)部件幹涉等原因,泵內部流(liú)動極其複雜,是三維、黏性、非定常(cháng)的湍流,存在(zài)著流動(dòng)分離、二(èr)次流、間隙流(liú)、多相流、汽蝕等複雜的流(liú)動;也存在複雜的非定常流動現場,如動靜部(bù)件(jiàn)幹涉、進出口回流、黏性尾流、汽蝕以及(jí)旋轉失速等。
可壓縮介質內的非定常流動能引起壓力的脈動,以聲速傳播(bō)。油的可(kě)壓縮性雖然較小,但對於壓力脈動的產生已足(zú)夠了。由於泵內部流動屬(shǔ)非定常流動,其速度場是脈(mò)動的,因而其壓力場也是脈動的,進而作用在葉輪、導葉和蝸殼等部件上(shàng)的水力作用力也是脈(mò)動(dòng)的(de)。泵內非定常流場壓力場(chǎng)的部分能量以流(liú)動誘導噪聲(壓力脈動)發散出去。
不僅離心油泵泵內的非定常流動及現象能(néng)產生壓力脈動,而且由邊界層和流動分離引起的渦也(yě)會產生壓力脈動。泵的動靜部件的幹涉(葉輪(lún)出口流體對(duì)導葉或蝸殼隔舌的周期性衝擊)是泵內壓力脈動(dòng)的重要源泉,以葉頻(pín)和倍葉頻的離散頻率傳播。
與此相反,由於渦流和湍流的隨機性,由其產生的(de)壓力脈(mò)動(dòng)不是離散的,而是在_範(fàn)圍隨機的連(lián)續譜,稱為寬頻(pín)壓力脈動(白噪聲)。在設計(jì)工況(kuàng)下(xià),湍(tuān)流引起的壓力脈動比較微弱(ruò);在小流量工況下,離心油泵泵內流動分離及其引起的葉輪出口的(de)回流,在主流和回(huí)流(liú)流體間的剪切層內產生激烈的(de)旋渦,其增強了低於葉頻的寬頻壓力脈(mò)動。
小流量工況下,葉輪進口回流誘發葉輪與進(jìn)口(kǒu)部件(如進口導(dǎo)葉、多級泵的導葉等)間的強烈幹涉(shè),在主流(liú)和回流流體(tǐ)間的剪切層內產生激烈的旋(xuán)渦,引起低於旋轉頻率(軸頻)的寬頻壓力脈動。
汽蝕也能產生壓力脈動(dòng)和噪聲,汽蝕過程中,氣泡潰滅時會產生壓力脈動,其進(jìn)而激發振動和噪聲。單個小(xiǎo)氣泡的爆裂能產生千赫茲範圍內(nèi)的
高頻流動誘導噪聲。小流量工況時(shí),葉輪進口非定常的來流會產生低頻汽(qì)蝕脈動:小流量工況時,葉輪(lún)進口前會產生進口回流,強烈的回流會誘(yòu)發葉輪進(jìn)口前流體的預旋,壓力分布(bù)不均(jun1)與;如果壓力降(jiàng)到汽化壓力下,在吸水管中形成汽化區;汽蝕區減小了吸水管過水斷麵麵積,加大了其他區域的軸向流速,進而來流液流角增加了,這導致(zhì)了進口回流的(de)崩潰和汽蝕區的爆裂。這個過程循環進行(háng),產生所謂的低頻汽蝕脈動,在吸水管或誘導輪中會產生低於
10Hz
的強烈的壓力脈動。
旋轉失速可造成葉輪流道的阻塞和水泵揚程的降低,其(qí)在葉輪內產生的壓力波動是激勵轉子發生異常振動(dòng)的激振力(lì)。