基于流固耦合的豎井貫流泵強度分析

秦 晉，劉樹峰

（吉林省水利水電勘測設計研究院，吉林長春130021）

基于流固耦合的豎井貫流泵強度分析

秦 晉，劉樹峰

（吉林省水利水電勘測設計研究院，吉林長春130021）

簡要地介紹了流固耦合及其分類，結合不同流固耦合方法的特點，選擇了順序流固耦合對豎井貫流泵強度分析。將流體動力學分析軟件CFX與有限元分析軟件Static Structural（ANSYS）在Workbench中有效地結合，運用順序耦合的方法對國內某大型豎井貫流式泵站的葉輪和導葉在最大揚程、設計揚程和最小揚程3種工況下的強度進行了研究分析。

豎井貫流泵；順序流固耦合；強度分析；等效應力

0　引言

豎井貫流式泵站已經在一些大中型泵站中得到了應用，但建成實例較少［1-2］。目前對水泵的研究大多集中在水力性能的優化設計上［3］，對其結構性能的研究比較少。水泵的結構性能不僅直接關系到泵站的安全穩定運行，而且對其經濟效益有著重要的影響。葉片裂紋一直以來都是威脅旋轉機械安全穩定運行的重要因素，文獻［4］中的泵站在運行過程中葉片出現了裂紋，文獻［5］中的水泵僅僅在運行兩個月后就發生了葉片斷裂事故，故有必要對水泵的結構強度進行深入研究。

下面結合我國某大型泵站的實際工程，對最高揚程、設計揚程、和最小揚程等3種穩態工況下豎井貫流泵裝置全流道進行CFD計算，得到了葉輪葉片和導葉表面精確的水壓力分布，然后運用順序流固耦合的方法對葉輪和導葉行結構場應力場計算，得到了不同工況下葉輪和導葉的應力分布和變形分布。……