[发明专利]用于测试离心泵前盖板间隙激振力特性的实验台装置及实验方法

说明书

本发明提供一种用于测试离心泵前盖板间隙激振力特性的实验台装置，被用于检测前盖板：包括壳体、主轴和基座，壳体和前盖板均套设在主轴上，壳体和前盖板之间存在间隙，形成测量环路；所述测量环路与引流管连接，基座顶部滑动设置有工作台和推进块，工作台和推进块固定连接，工作台顶部设有垫片，壳体位于垫片顶部，推进块上设置有螺纹孔，螺纹孔与螺杆配合使用，螺杆与阀门固定连接。本发明所设计的实验台装置只需要拆装前盖板以及与前盖板相连的主轴套装部件，不仅拆装简单便利，并且不会在拆装过程中损坏其他部件，极大程度的提高了实验效率、缩短了实验周期，同时也提高了实验精度，减小其他因素造成的实验误差。

技术领域

本发明涉及的一种旋转机械实验的技术领域，具体涉及一种用于测量离心泵前盖板间隙激振力特性的实验台装置及实验方法。

背景技术

离心泵在航空航天、船舶、石油化工等领域起到了极其重要的作用，而由于其振动引发的问题越发突出，动态性能的优劣显得日益关键，并且离心泵内因流体激振引起的转子系统振动的问题较为棘手，因此离心泵振动及轴系转子动力学问题越来越受到重视。另外离心泵在传输流体介质的同时，也受到泵内流体对叶轮的激励作用，这些作用力作为泵转子的外部激励，影响着泵转子的动力学响应，甚至稳定性工作。其中由旋转叶轮的前盖板和固定泵壳之间的间隙激振力对离心泵振动及轴系动力特性有重要影响。然而现有研究大多关注离心泵叶轮的内部流场分布，而对流体激振力以及流体激振力对离心泵的动态特性的影响研究相对较少。

目前针对间隙激振力特性的主要研究方法有数值模拟及实验两种方法，其中数值研究又以用摄动法解整体流动编程及CFD数值模拟为主，但是以上两种数值分析方法都是从宏观角度出发，基于连续介质的假设简化求解Navier-Stokes方程。

Childs结合Hirs的简化N-S方程的整体流动润滑方程根据摄动法提出有限长理论对密封间隙动特性进行求解。这种方法对于转子边界条件的处理以及间隙内流动的压力分布是比较准确的。其原理是简化间隙腔体内的流动形式，通过摄动法解连续性及动量方程，最终求得动特性参数。但这种方法需要消耗大量的时间去编译代码，而且不易求解。近几年，随着计算机商务CFD软件如：FLUENT、CFX等飞速发展，越来越多的人开始用CFD求解。应用CFD技术来研究流体激振力系数的动力学特性，对密封内流场进行模拟或应用流体激振力解析模型对转子系统进行非线性力学行为研究。虽然CFD技术能很好的模拟密封腔室内的流场，对于计算密封泄漏量也有很好的精度，但是要进一步研究流场对转子系统动力学影响尚存在一定困难。而应用流体激振力的解析模型可以很好的研究密封中流体激振对转子系统的非线性影响，但是解析模型中含有很多实验参数和经验系数。只能根据相似性原理设计转子密封实验台进行相关数据测试，实验条件对测试结果影响很大。

用摄动法解整体流动模型，需要花费大量的时间编程，而且，对于复杂的模型，有一定的局限性。而现有的CFD软件在模拟转子时需要画网格，而且在计算时需要花费大量的时间进行仿真计算。

综上所述，现有的研究主要基于摄动法和CFD，针对离心泵前盖板间隙流场下转子动力学系统实验台较少，且工况单一，不足以实现转子系统模型与泄漏流的影响。

因此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效的用于测试离心泵前盖板间隙激振力特性的实验台装置及实验方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于测试离心泵前盖板间隙激振力特性的实验台装置，被用于检测前盖板：包括壳体、主轴和基座；

所述壳体和前盖板均套设在主轴上；所述壳体和前盖板之间存在间隙，形成测量环路；所述测量环路与引流管连接；

所述基座顶部滑动设置有工作台和推进块，工作台和推进块固定连接；所述工作台顶部设有垫片，壳体位于垫片顶部；所述推进块上设置有螺纹孔，螺纹孔与螺杆配合使用，螺杆与阀门固定连接。