低比转速离心泵具有流量小、扬程高等特点,在石油化工、煤化工、核电和医药等工业领域得到广泛应用。随着流程工业领域的不断发展,离心泵朝着高扬程、大功率方向发展,离心泵内部非定常流动更加复杂,而离心泵内复杂的非定常流动产生的流体激振力会加剧离心泵的振动。本文对低比转速离心泵进行全流场的非定常数值模拟,并将作用在叶轮上的流体激振力加载到转子结构上,从而进行低比转速离心泵内流体激振力对转子动力特性的影响研究。主要研究内容如下:(1)建立低比转速离心泵流体域和固体域模型,并运用FLUENT进行非定常流动计算和ANSYS Workbench进行转子动力学计算。(2)基于模型泵全流场数值模拟计算结果,开展了低比转速离心泵内压力脉动分析,分析结果可得:压力脉动的主频为长短叶片通过频率,次主频为长叶片通过频率;离心泵越偏离额定工况运行时,导叶流道内的压力脉动分布越不均匀;离心泵内压力脉动的主频和次主频不仅跟叶轮叶片数相关,还和离心泵转速相关;进口预旋速度对离心泵内压力脉动的影响不大。(3)开展了低比转速离心泵压力脉动和外特性实验对比研究,结果表明:实验所得压力脉动主频为长叶片通过频率,次主频为长短叶片通过频率,且主频的压力脉动幅值远大于次主频;实验和数值模拟得到的外特性曲线基本一致,且误差都在允许范围之内,验证了数值模拟的准确性。(4)开展了非定常流动下作用于叶轮上的流体激振力特性分析,结果表明:作用在叶轮上的流体激振力主频为轴频,次主频为长短叶片通过频率;流量越小或转速越高时,作用在叶轮上的流体激振力越大;进口预旋速度越大,作用在叶轮上的流体激振力振幅越小。(5)开展了离心泵转子系统“干”、“湿”临界转速计算、模态振型分析以及加载流体激振力后的轴承处振动特性分析,结果表明:“湿”态临界转速计算比“干”态临界转速计算更加准确;离心泵转子系统的振动主要来自于非定常流动产生的流体激振力。