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本课题在中国船舶重工集团公司第704研究所国防预研项目“旋转类流体机械计算方法优化研究”(2012JX059F)和江苏省船舶先进设计制造技术重点建设实验室开放基金项目“基于柔性多体动力学的船用水泵振动特性研究”(CJ1201)资助下展开工作。离心泵作为重要的能量转换装置,广泛应用于国民经济与国防工业的各个领域,离心泵的设计与分析在节能减排、可持续发展方面具有重要的现实意义。复杂的工作环境、苛刻的可靠性要求向船用离心泵特别是军工设备用泵提出了更高的设计要求。本文以某系列船用二级离心泵为研究对象,主要研究内容如下:(1)全面分析了CAD技术在离心泵设计领域的国内外应用现状,在此基础上对面向设计制造集成的船用离心泵设计系统展开研究,给出了系统的处理流程与基本的功能划分。(2)结合速度系数法,基于VB完成叶轮水力设计模块的开发;在分析船用二级离心泵叶轮建模思路的基础上,应用UG/Open二次开发技术完成了叶轮的参数化建模与软件开发,为内流场数值模拟、转子系统流固耦合动力特性分析以及叶轮结构优化奠定基础。(3)以船用二级离心泵内流道水体参数化模型为基础,利用Hyper Mesh对内流道进行网格划分,选择SSTk??湍流模型,应用ANSYS14.5的CFX模块对不同工况条件下船用二级离心泵内流场进行定常数值模拟。全面分析了不同工况条件下内流场的速度分布与压力分布规律,预测了该离心泵的性能曲线,并通过实验验证了数值模拟分析的正确性与数值模拟设置的合理性。(4)探讨了不同载荷对转子系统的影响,得到水力载荷是影响转子系统动力特性主要原因的结论。基于单向流固耦合理论,应用Workbench14.5流固耦合分析模块(FSI:Fluid Flow(CFX)-Static Structural)构建分析框架,以内流场定常数值模拟分析结果为基础,将不同工况下的水压力载荷加载到转子系统上,对转子系统进行动力特性分析。全面分析了转子系统的应力、应变特点,比较了首末级叶轮叶片应力、应变分布规律的异同。此外,还分析了流量对转子系统动力特性的影响。