減壓塔底泵是煉油裝置中的關鍵設備，基于流固耦合的有限元分析方法可以檢驗泵體的可靠性。對泵體的強度分析包括計算泵體的應力值與泵體的總變形量。BHONE等利用試驗技術和有限元分析方法分析了離心式通風機葉輪的應力、噪聲及流動狀態等；GAMEZ-MONTERO等利用有限元法研究了齒輪泵作為液壓器械工作時的接觸應力特性ASL等利用試驗和有限元軟件，通過建模、結構靜力分析、優化幾何構型的方法優化離心泵蝸殼結構；周俊等采用有限元分析軟件ANSYS，對某型號泵體進行了參數化模型的建立以及應力計算和分析；黃敬賀等提出了如何提高應力應變測試精度、減少測量誤差的方法；PENG等利用有限元分析方法，對大型離心泵做了強度分析方面的研究。計算結構應力采用ALE描述方法。對泵體的強度分析以對減壓塔底泵外特性試驗為基礎，采用將CFX軟件與ANSYS Workbench軟件結合使用的單項流固耦合計算方法。通過對泵體進行強度分析來驗證其設計的合理性和檢驗泵體的可靠性，預計結果為所計算的泵體最大等效應力值小于材料2Cr13的強度極限值。該研究可以為泵體的結構優化設計提供一定的理論依據。
研究的減壓塔底泵結構如圖所示，首級為雙吸雙蝸殼，次級為單吸單蝸殼，泵體結構較為復雜。設計參數如下：流量qV=405.6 m3/h，揚程H=280 m，轉速n=2 960 r/min，介質溫度θ=360℃，密度ρ=799.5 kg/m3。
采用pro/Engineer軟件對泵系統進行實體造型。水體造型如圖所示，包括首級吸水室水體、首級前泵腔水體、首級葉輪水體、首級后泵腔水體、首級蝸殼水體、中間流道水體、次級吸水室水體、次級前泵腔水體、次級葉輪水體、次級后泵腔水體、次級蝸殼水體。泵體造型如圖所示。
采用ICEM-CFD軟件對高溫泵水體進行網格劃分。水體網格如圖所示，首、次級前后泵腔采用結構化六面體網格，其他部分采用非結構化四面體網格，網格數為3526556。泵體網格如圖所示，采用Workbench的網格自動劃分功能自動生成，網格數為1285182。泵體內部全流場定常數值模擬控制方程由連續性方程和動量方程組成，忽略流體密度變化，且假設流動中無熱量交換，不考慮能量守恒方程。
目前渦粘模型中應用最廣泛的是雙方程模型，其最基本的模型是標準k-ε模型，選用標準k-ε雙方程湍流模型。
泵內部流場定常數值模擬中，出口設定為壓力出口，壓力值為2.1795 MPa；固體壁面取無滑移邊界條件，近壁處采用標準壁面函數法，同時根據實際情況設定壁面粗糙度。流體和固體區域間的相互作用通過Frozen Rotor Interface進行傳遞，網格的關聯采CFX軟件的GGI方式。
流固耦合數值模擬中，泵體結構的材料為2Cr13，材料特性包括密度7750 kg/m3，彈性模量206 GPa，泊松比0.3。設置6個流固相互作用面，包括泵體與首級吸水室相接觸表面、泵體與首級蝸殼相接觸表面、泵體與中間流道相接觸表面、泵體與次級蝸殼相接觸表面、泵體與首級后泵腔相接觸表面、泵體與次級前泵腔相接觸表面。
由于篇幅原因只對設計工況下的泵體應力云圖和總變形云圖進行分析，設計工況下泵體等效應力分布云圖如圖所示。泵體所承受的應力值大部分在0～120 MPa，總共有九處部位所承受應力值在120 MPa之上：豎支撐板與中間流道的接觸部位；中心支撐板靠近豎支撐板部位；首級吸水室與首級蝸殼連接部位；中心支撐板與首級蝸殼連接部位；次級蝸殼第四斷面附近的流道；次級蝸殼第八斷面上方的流道；泵體與軸承接觸位置；中間流道靠近首級葉輪部位；泵體與軸接觸面靠近次級葉輪部位。

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基于流固耦合的減壓塔底泵泵體有限元分析