多级离心泵广泛应用于石油化工和电力工业等行业,是国民经济必不可少的重要流体输送设备。目前,多级离心泵向高扬程及高转速等方向发展,但运行过程的振动、噪声及稳定性是制约其发展的核心问题。多级离心泵内部复杂流动和动静干涉诱导的压力脉动产生的非定常流体激励力是离心泵产生振动的主要来源之一。因此,基于高精度的内流场信息,对多级离心泵内部非定常流动和流体激振特性进行分析具有重大意义。本文采用大涡模拟方法对多级离心泵内部非定常流动进行数值模拟计算,获得内部流动、压力脉动特性及非定常流体诱导的轴向和径向激励力规律;进一步分析非定常径向流体激励力作用下转子系统轴承处的振动响应,揭示多级离心泵转子系统的振动来源。论文主要内容如下:(1)使用UG建立多级离心泵三维全流场流体域和转子结构模型,分别对流体域和转子系统进行了网格划分,对全流域进行了定常与非定常流动计算,并对模态和转子振动特性进行了分析。(2)通过对不同流量工况多级离心泵的级间扬程及内部流动分析,发现各级进口速度的不同,是泵各级特性差异的原因之一;在设计工况,其第6级的单级扬程最高,进口的速度最大。偏离设计工况运行时,多级离心泵各级进口流场分布越不均匀。(3)通过对设计流量工况多级离心泵叶轮进口、叶轮出口和前后盖板间隙交界面压力脉动时域、频域的研究,发现叶轮进口不同径向位置的压力脉动频率主要在叶片通过频率,靠近前盖板壁面处压力脉动幅值最大;叶轮出口不同周向位置处压力脉动主要在叶片通过频率及其倍频;其中末级进口与出口的压力脉动幅值最大;叶轮出口和前后盖板间隙交界面压力脉动主要以2倍叶片通过频率与轴频为主。(4)通过对多级离心泵内非定常流动诱导的叶轮上流体激励力分析,发现各级叶轮轴向力有一定的差异,总的轴向力随着流量的增大而减少;作用在叶轮的径向流体激励力主要为轴频与叶片通过频率,随着流量的增大,各级叶轮径向力主频幅值逐渐减小。(5)通过对多级离心泵转子系统临界转速计算、模态振型以及考虑流体激励力作用的轴的振动特性分析,发现“湿态”下临界转速明显大于“干态”的临界转速;“湿态”下模态振型最大变形量小于“干态”最大变形量;偏离设计流量工况运行时,转子非驱动侧振动响应位移较大。