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水利工程论文-离心水泵的扩展传递矩阵研究.doc

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水利工程论文-离心水泵的扩展传递矩阵研究.doc

水利工程论文-离心水泵的扩展传递矩阵研究摘要:在单纯水力系统传输特性研究的基础上,又引入转动轴的力矩参数,进行离心水泵的传输特性实验研究。重点分析泵轴力矩的激励响应、传递矩阵的数值表达以及系统内部扰动源的评价,讨论水泵动态传输特性的基本特征。结果表明,所应用的基本实验方法、数据处理过程以及传递系数的模式辩识是可行的;泵轴力矩的响应显现其存在其他影响因素,但仍然呈现与水压力类似的对称分布;扩展的传递矩阵表明力矩与水力系统参数的传输特性具有不同特征,相关的传递系数呈现出某种线性关系;扰动源分析从应用意义上验证了传输特性确定方法的正确性。关键词:离心泵系统扩展传递矩阵航天工程中伴生脉动推进(POGO)现象的研究成果极大地推动了水力机械的传递矩阵研究,而对水力机械传递矩阵的研究是深入探讨水力机械动态稳定性(特别是在频域范围)的重要途径。研究工作中,动态波动计算通常采用下面一些假定条件:均匀流和正压流假定、忽略流动速度假定(因为流动速度较传输波速小得多)、平面波假定(因为管道截面尺寸较波长度小得多)以及线性传播的假设[1]。另外,所采用的水声与激励技术也提供了快速和精确实验的技术保证。总体上讲,过去的研究多是从包含水流压力和流量波动向量或类似内容的传递矩阵展开的。这种方法抓住了问题的重要方面,能得到反映水力机械基本动态传输特性的研究成果,在研究工作的初始阶段是合理且可行的选择,可以称该矩阵为基本矩阵。随着研究进程的深入,扩展上述传递矩阵,引入涉及动态特性的其他参数,例如,泵轴力矩、转动速度、导水叶开度等,这不但是必要的,而且是可行的[2]。当然,由此而来的实验研究工作会随之复杂起来。因此,考虑因素越广泛,了解机械特性就越多,研究也就越深入,但应该根据问题目标、试验设施和数据处理的条件采用逐步深入的研究方式。本文介绍一项在瑞士洛桑联邦工程学院水力机械与流体力学研究所(EPFL_IMHEF)特别设计的设备上进行的,包含泵轴力矩动态传输特性的实验研究,重点讨论力矩激励响应基本特征、传递矩阵的表达以及内部扰动源的形成原因。其中,讨论泵轴力矩波动与水力系统参量波动的关联性、确定它们的特性传递关系是基本内容。1实验装置与数据1.1实验装置图1所示为研究采用的EPFL_IMHEF的PF4实验台。受试机械是一台混流式水泵水轮机,运动比转速nq=39(动力比转速ns=3.13nq),叶轮直径1

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