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從圖中可以看出，隨著水泵轉(zhuǎn)速的上升，軸向力逐漸增加，增加速率也逐漸增大，軸向力脈動(dòng)幅度也逐漸增大。在0.25s之前，穩(wěn)態(tài)計(jì)算的軸向力與瞬態(tài)過程的軸向力大小接近，在1.2s之后，穩(wěn)態(tài)計(jì)算的軸向力明顯小于瞬態(tài)計(jì)算的軸向力且隨著轉(zhuǎn)速的上升，這個(gè)差值逐漸增加；關(guān)閥啟動(dòng)瞬態(tài)過程的末期軸向力存在一個(gè)明顯的沖擊峰值。

本文對(duì)一臺(tái)超低比轉(zhuǎn)速模型泵在關(guān)死點(diǎn)工況進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)關(guān)閥啟動(dòng)過程的CFD數(shù)值模擬，分析了不同啟動(dòng)加速度對(duì)瞬態(tài)沖擊揚(yáng)程的影響，以及關(guān)死點(diǎn)工況穩(wěn)態(tài)過程與瞬態(tài)過程揚(yáng)程、內(nèi)流場(chǎng)和軸向力的區(qū)別，得到以下結(jié)論：

關(guān)死點(diǎn)穩(wěn)態(tài)工況下?lián)P程-轉(zhuǎn)速曲線與試驗(yàn)測(cè)得結(jié)果的變化趨勢(shì)相同，隨著轉(zhuǎn)速的增加，管道泵關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程逐漸增大；額定轉(zhuǎn)速處關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程的模擬值為76.91m，試驗(yàn)測(cè)得關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程為74.02m，模擬值與試驗(yàn)值的偏差為3.89%，其余工況最大偏差均小于5%；結(jié)果表明，本文對(duì)超低比轉(zhuǎn)速離心泵關(guān)死點(diǎn)處的數(shù)值計(jì)算方法是可行的。

關(guān)閥啟動(dòng)過程中，3種不同啟動(dòng)加速度下啟動(dòng)過程的末期均出現(xiàn)一個(gè)沖擊揚(yáng)程，隨著啟動(dòng)加速度的增大，這個(gè)沖擊揚(yáng)程也逐漸增大。沖擊揚(yáng)程的大小分別為83.31m、81.62m和80.13m；模型泵關(guān)死點(diǎn)處的揚(yáng)程計(jì)算值為76.91m，3種不同啟動(dòng)加速度下，啟動(dòng)完成時(shí)的瞬態(tài)揚(yáng)程分別比穩(wěn)態(tài)揚(yáng)程高出8.32%、6.13%、4.19%。瞬態(tài)沖擊揚(yáng)程模擬值與試驗(yàn)值的偏差分別為3.99%、2.85%、2.04%，沖擊揚(yáng)程偏差均在5°%以內(nèi)。

在同一時(shí)刻，穩(wěn)態(tài)過程泵中間截面的靜壓分布、絕對(duì)速度流線分布和相對(duì)速度流線分布以及進(jìn)口管路軸截面速度流線分布與關(guān)閥啟動(dòng)過程中的分布趨勢(shì)有差異。隨著啟動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速的增加，這個(gè)差異逐漸縮小，同一時(shí)刻，關(guān)閥啟動(dòng)過程內(nèi)部瞬態(tài)流場(chǎng)的發(fā)展總體上滯后于關(guān)死點(diǎn)處穩(wěn)態(tài)過程內(nèi)部流場(chǎng)。

在啟動(dòng)過程初期穩(wěn)態(tài)計(jì)算的軸向力與瞬態(tài)過程的軸向力大小接近，啟動(dòng)過程中后期隨著轉(zhuǎn)速的上升穩(wěn)態(tài)計(jì)算的軸向力明顯小于瞬態(tài)計(jì)算的軸向力且隨著轉(zhuǎn)速的上升，這個(gè)差值逐漸增加；關(guān)閥啟動(dòng)瞬態(tài)過程的末期軸向力存在一個(gè)明顯的沖擊峰值。

1、水泵廠總結(jié)了超低比轉(zhuǎn)速離心泵的研究現(xiàn)狀，基于加大流量法并參考相近比轉(zhuǎn)速的優(yōu)秀水力模型，對(duì)一臺(tái)超低比轉(zhuǎn)速離心泵進(jìn)行了水力設(shè)計(jì)。

2、基于CFD數(shù)值模擬技術(shù)，對(duì)超低比轉(zhuǎn)速離心泵穩(wěn)定運(yùn)行工況進(jìn)行三維非定常數(shù)值計(jì)算，得到了5個(gè)不同流量工況下的外特性，泵中間截面的靜壓，絕對(duì)速度和相對(duì)速度分布規(guī)律，作用在葉輪上徑向力和蝸殼各斷面的壓力脈動(dòng)規(guī)律。外特性模擬值與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比結(jié)果表明：（1)模擬值略高于試驗(yàn)值，但變化趨勢(shì)相同，設(shè)計(jì)流量處揚(yáng)程的模擬值為77.68m，模擬值與試驗(yàn)值的偏差為3.04%，其余工況最大偏差均小于5%；效率的計(jì)算值為38.04%，模擬值與試驗(yàn)值的偏差為3.14%，其余工況最大偏差均小于5%。隨著流量的增加，作用在葉輪上的徑向力逐漸減小，徑向力脈動(dòng)的主頻均為295Hz，次頻為590Hz，即1倍和2倍葉頻，徑向力大小和方向時(shí)刻都在變化，呈現(xiàn)六芒星型分布。蝸殼各斷面內(nèi)壓力脈動(dòng)峰值的大小依次為：P4

3、搭建了適用于超低比轉(zhuǎn)速離心泵外特性測(cè)試及瞬態(tài)特性測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)，試驗(yàn)獲得了管道泵的能量特性曲線、關(guān)死點(diǎn)處揚(yáng)程-轉(zhuǎn)速曲線、空化特性曲線、關(guān)閥啟動(dòng)過程瞬態(tài)揚(yáng)程曲線、泵出口XYZ三向的瞬態(tài)振動(dòng)特性時(shí)域圖、泵進(jìn)口X方向的瞬態(tài)振動(dòng)特性時(shí)域圖和頻域圖。試驗(yàn)結(jié)果表明：（1)模型泵設(shè)計(jì)點(diǎn)揚(yáng)程為75.39m，效率為36.88%，NPSHr=1.9m，滿足設(shè)計(jì)要求。3種不同啟動(dòng)加速度下模型泵關(guān)閥啟動(dòng)過程電機(jī)轉(zhuǎn)速隨著時(shí)間呈線性增加趨勢(shì)，隨著啟動(dòng)過程的結(jié)束，電機(jī)轉(zhuǎn)速均達(dá)到最大值。3種不同啟動(dòng)加速度下，在加速過程的末期都出現(xiàn)了較為明顯的沖擊揚(yáng)程和沖擊振動(dòng)加速度峰值，并且隨著加速度的減小，沖擊揚(yáng)程和振動(dòng)加速度峰峰值也有所降低。泵進(jìn)口快速降壓過程和穩(wěn)態(tài)未空化過程相比，在4000Hz?6000Hz處出現(xiàn)了高頻的寬頻振動(dòng)，模型泵進(jìn)口壓力快速降低過程會(huì)誘導(dǎo)空化發(fā)生的進(jìn)程，導(dǎo)致空化發(fā)生的零界點(diǎn)提前。

4、對(duì)模型泵在關(guān)死點(diǎn)工況進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)關(guān)閥啟動(dòng)過程的CFD數(shù)值模擬。

結(jié)果表明：（1)隨著轉(zhuǎn)速的增加，模型泵關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程逐漸增大；額定轉(zhuǎn)速處關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程的模擬值為76.91m，水泵廠的試驗(yàn)測(cè)得關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程為74.02m，模擬值與試驗(yàn)值的偏差為3.89%，其余工況最大偏差均小于5%。（2)3種不同啟動(dòng)加速度下啟動(dòng)過程的末期均出現(xiàn)一個(gè)沖擊揚(yáng)程，隨著啟動(dòng)加速度的增大，這個(gè)沖擊揚(yáng)程也逐漸增大，啟動(dòng)完成時(shí)的瞬態(tài)揚(yáng)程分別比穩(wěn)態(tài)揚(yáng)程高出8.32%、6.13%、4.19%。瞬態(tài)沖擊揚(yáng)程模擬值與試驗(yàn)值的偏差分別為4.07%、2.95%、2.04%，沖擊揚(yáng)程偏差均在5%以內(nèi)。（3)同一時(shí)刻，穩(wěn)態(tài)過程泵中間截面的靜壓分布、絕對(duì)速度流線分布和相對(duì)速度流線分布以及進(jìn)口管路軸截面速度流線分布與關(guān)閥啟動(dòng)過程中的分布趨勢(shì)有差異，隨著啟動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速的增加，這個(gè)差異逐漸縮小，同一時(shí)刻，關(guān)閥啟動(dòng)過程內(nèi)部瞬態(tài)流場(chǎng)的發(fā)展總體上滯后于關(guān)死點(diǎn)處穩(wěn)態(tài)過程內(nèi)部流場(chǎng)，關(guān)閥啟動(dòng)瞬態(tài)過程的末期軸向力存在一個(gè)明顯的沖擊峰值。