作用于水泵的动载荷主要是泵内非定常流场产生的压力脉动。国内外对不同工况下的压力脉动进行了试验研究。对水泵不同工况下的压力脉动进行研究,发现水泵内压力脉动有三种基本类型:随机脉动、叶频压力脉动、轴频压力脉动;压力脉动的表现形式与工况有关,在高效点压力脉动表现为周期压力脉动。采用在叶片不同位置布置压力脉动传感器的试验方法来研究高比转速双蜗壳离心泵内部非定常压力场,试验结果表明因叶轮-蜗壳相互作用,流量的变化会导致压力脉动幅值及相位的变化,压力脉动幅值与偏离设计工况程度成正比,最大脉动幅值达到泵扬程的35%。对导叶离心泵在非设计工况下的非定常流场进行试验研究,分析了动静部件相互作用下,叶轮下游流动区域内的非定常流动。研究发现,压力脉动的频率主要为叶片通过频率及其高阶谐频,同时存在由分离流、旋转失速和回流等不稳定流动引起的低频脉动,且低频脉动成分随流量变化而不同。
压力脉动是水泵机组运行中经常出现的一种固有不稳定现象,是机组产生振动、噪声的主要根源,研究人员对压力脉动与振动、噪声的关系进行了探究。Dong等利用PIV技术测得蜗壳内部流场的速度分布、压力分布变化及流体对叶轮的作用力,阐述了变流量下蜗间隙变化对蜗壳内部流动的波动、水力振动、噪声的影响,指出产生噪声的主要原因是因为在蜗舌分水区叶轮出口流动的非均勻性与蜗舌干涉的影响。采用试验方法研究不同工况下离心泵内部压力脉动与流动噪声的变化规律,试验结果表明,各工况下叶片通过频率是压力脉动和流动噪声的主频,这是由叶轮与蜗壳的动静干涉引起的;而流动噪声在轴频二倍频(44.8Hz)和224.8Hz处也有明显峰值,这是由叶轮叶片数和蜗壳壳体振动引起的。对双吸离心泵振动特性进行试验研究,结果表明振动主频为叶频,轴向振动较小,在进水口和出水口方向振动较大。
许多学者对空化、二次流引起的压力脉动进行了试验研究。采用试验方法研究空化引起的压力脉动。试验结果表明,空化流场中的总压力脉动由基础流动噪声、空泡破灭脉冲和低频压力脉动三种基本分量构成;空化云团产生的低频压力脉动是空化的伴生现象,该脉动通过相变界面的耦合作用引起整个液相的振荡,且压力脉动幅值随流量减小而增大。采用试验方法对单级离心泵空化和非空化工况下的蜗壳壁面、吸水管、出水管的压力脉动进行研究。结果表明,蜗壳壁面的压力脉动水平随空化发生发展增强,但脉动频率范围随空化程度下降而增大;吸水管叶轮转频占主导地位,但随空化发生发展有所减弱,出水管则随之增强。采用试验和数值计算方法研究了设计工况点附近低比转速离心泵蜗壳内的非定常流动,研究发现,在设计工况点附近,由二次流引起的压力脉动己经超过了静扬程的一半,由此说明肯富来水泵内部非定常流场引起的压力脉动的强度。用粒子图像速度场仪技术对叶片尾迹区及蜗壳出口横截面上的二次流做了详细的变工况测量与分析。研究发现设计工况附近叶片尾迹影响区域小,非设计工况下叶片尾迹影响区域大,尾迹区域占蜗壳径向宽度的15%~25%,约是叶片弦高的2~3倍;在蜗壳横截面上明显存在二次流漩涡;沿着蜗壳旋出方向二次流对称分布,但是到达出口时,小流量下两侧漩涡结合成一个漩涡,大流量下两侧漩涡一直保持到蜗壳出口。
由于叶轮叶片结构和工作环境复杂,试验布置困难,采用试验方法对叶片表面压力脉动进行研究的相关报道较少。