基于LMS Virtual.Lab的多級離心泵數值模態分析

周 嶺，侯云鶴，王 偉，楊 陽

1 前言

多級離心泵作為重要的流體機械，廣泛應用于城市高層建筑供水、居民生活給排水、農田灌溉、石油化工等多個領域［1，2］。與單級離心泵相比，多級離心泵將各級串連在一起，每一級都由一組葉輪和導葉構成，結構十分復雜，且其各部件的口徑、形狀及材質各不相同，極易產生振動、沖擊和噪聲等問題，因此提高多級離心泵的設備可靠性具有重要的意義［3～5］。

模態分析是用來確定結構固有特性的一種技術，是其他動力學分析的基礎。主要用于確定機械結構的固有頻率和振型。其中，通過有限元計算獲得模態參數的方法稱為數值模態分析。在通過數值模態分析法了解某一結構在某一易受影響的頻率范圍內各階主要模態的特性后，就可預測結構在此頻段內在外部或內部各種振源作用下的實際響應［6,7］。近年來，越來越多的學者認識到泵結構的可靠性對改善泵性能具有重要作用，所以數值模態分析在水泵結構設計和優化過程中得到了廣泛的應用。劉君等將泵運行過程中流固耦合的作用力作為預應力，對高速離心泵的轉子進行了數值模態分析［8］；于保敏等通過對離心泵轉子結構的模態分析，得到了離心泵轉子臨界速度的計算方法［9］；江親瑜等通過對離心泵泵體的模態分析，為離心泵的故障診斷、安全運行和振動控制提供了理論依據［10］。

在這些研究的基礎上，本文以某四級離心泵為研究對象，建立葉輪和泵體的三維零件模型。……