基于FLUENT的双蜗壳离心泵径向力数值分析

利用CFD软件Fluent对HD型石油化工流程泵的不同工况作流场计算.采用雷诺时均方程和标准κ-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法,对双蜗壳离心泵内部流场进行模拟,分析了双蜗壳泵静压力和速度场的分布规律,并对径向力进行了计算分析.通过模拟计算发现,数值模拟计算外特性曲线与试验曲线趋势一致,两者相对误差小于10%,说明应用数值计算结果建立的离心泵径向力计算模型具有一定的准确性.利用离心泵径向力的数学计算模型,得出各个工况下叶轮所受的径向力的大小和方向.结果表明,双蜗壳结构泵能有效地减小径向力,在设计点运行时径向力最小且不为0,偏离设计工况下径向力逐渐增大,但不同工况下径向力的变化不大,验证了双蜗壳能有效地平衡径向力.     

黏性介质下泵反转作透平的换算关系

为了研究黏性介质下泵反转作透平的换算关系,选用5台不同比转速离心泵反转作透平,在5种不同的介质黏度下,对透平工况进行数值计算。为了验证数值计算的准确性,对离心泵反转作透平在清水介质下进行实验,实例表明数值模拟结果与实验结果吻合较好。通过引入以透平叶轮进口圆周速度为特征速度,进口半径为特征长度的叶轮雷诺数,得到某一比转速下泵作透平流量换算系数、压头/扬程换算系数随叶轮雷诺数变化的规律,以及流量换算系数、压头/扬程换算系数与叶轮雷诺数、比转速的关系。结果表明:对于同一比转速下泵反转作透平,流量、压头/扬程换算系数随叶轮雷诺数的增大而减小;随着黏度的增加,透平最优效率点向大流量工况偏移;基于泵和透平在最优效率点数据,采用拟合方式将流量、压头/扬程换算系数表示成仅与比转速、叶轮雷诺数有关的关系式。实例表明:在研究范围内,所得关系式可比较准确地计算任一比转速、任一黏度的流量、压头/扬程换算系数。     

大型离心泵转子动力学分析

采用Fluent软件对某大型双吸离心泵内部流场进行数值模拟,计算得出不同流量下叶轮所受径向力,作为叶轮转子有限元分析的边界条件.应用ANSYS Workbench软件对离心泵叶轮转子进行模态分析,得到四阶固有频率和振型;加载径向力载荷后,不同流量下叶轮转子产生形变,其中0流量和0.4 Q0流量时泵密封环处形变量超出密封间隙设计值,为泵的密封环间隙的设计和修改提供了参考依据.     

离心泵不同叶轮与隔舌径向间隙对泵压力脉动特性影响的研究

基于数值模拟技术,以比转速为63的单级单吸离心泵为研究对象,研究了在最佳工况Qopt、1.2Qopt和0.8Qopt下,叶轮与隔舌之间间隙的改变对泵压力脉动特性的影响。使用了3种方式改变这一间隙:改变压水室基圆直径D3,改变隔舌径向位置,以及压水室隔舌的切割与延伸。结果表明,叶轮和压水室受到的径向力和效率随D3增加而不断下降,但下降速度不同;改变0断面后会使泵的力脉动特性在不同工况出现不一致的变化;延伸与切割隔舌可改变压水室的过通性能,但都会使泵效率下降。     

脱碳贫液泵-透平联合机组运行研究

脱碳贫液泵-透平联合机组是合成氨净化装置脱碳系统的最主要运转设备。通过离合器将液力透平机的动能带动脱碳贫液泵,将大大减少用电量,达到节能降耗的目的。     

贯流泵叶轮的模态分析

贯流泵在我国的应用越来越广泛,但因贯流式装置采用的是轴流式的叶轮,叶片是悬臂结构,叶片经常受到各种稳定和非稳定的水流激振力及变化的离心力的影响,使得叶片产生振动,尤其是当激振力的频率与结构的固有频率相同或相近而发生共振时,极易产生疲劳破坏,对其安全运行造成重大威胁。本文基于有限元法,分别对竖井式贯流泵叶轮在空气和水中的模态进行分析,求得叶轮在两种介质中的前6阶固有频率和振型。结果表明,叶轮在水中的固有频率低于空气中的,且水介质对叶轮的附加质量对叶轮结构各阶固有频率的影响不同。     

不同静叶出口角下油气混输泵内部三维流场的数值模拟

利用Fluent软件对油气混输泵单个压缩级和次级动叶轮组成的流场进行定常模拟,得出其内部压力场、速度场及不同工况下整机效率及相对扬程曲线.结果表明,静叶出口角的选取对首级叶轮叶片工作面和次级叶轮叶片背面的流动影响较大,选取小静叶出口角有利于改善泵内部流场分布状况,提高泵的增压能力和效率.     

诱导轮对航空燃油离心泵性能影响的研究

目前,对诱导轮对航空燃油离心泵的性能影响认识不足,针对此问题,设计了等螺距和变螺距两种形式的诱导轮,对其进行数值研究。在数值计算过程中,对采用等螺距诱导轮、变螺距诱导轮和不采用诱导轮三个模型在0.6Q、0.8Q、1.0Q、1.2Q、1.4Q五种工况下进行数值模拟,得到了外特性曲线以及泵内流场速度、压力分布。分析结果表明:在燃油泵主叶轮前添加诱导轮,可以小幅度提升泵扬程,较大程度提高泵的效率,相比于等螺距诱导轮,变螺距诱导轮的改善效果更好;添加诱导轮后,主叶轮入口流动情况得到改善,尤其在大流量工况下,低压区的分布减少,诱导轮对泵内流动的影响主要在叶轮进口处。     

螺旋离心泵固液两相流中的叶轮磨损分析

螺旋离心泵运送固液两相流介质造成叶轮磨损的问题较复杂.以模型泵为研究对象建立三维模型,利用FLUENT软件对其内部三维流动进行固液两相流数值模拟分析,用清水试验验证数值模拟计算的合理性.分别计算了不同固相体积分数下叶轮工作面的速度分布以及固相浓度在叶轮中的分布,并根据两相流中固相体积分数与叶轮的相对速度分布分析了叶轮的磨损.数值模拟结果表明:在螺旋离心泵的离心段,相对速度与固相浓度达到较大值,该段易产生磨损.     

轴流混输泵串列叶栅内流场特性及其诱导噪声研究

为研究轴流式混输泵内声场噪声特性,以自主设计的轴流式油气混输泵为研究对象,基于SST k-ω模型模拟泵内部非定常流场,提取非定常压力脉动信号,运用声学软件LMS Virtual Lab直接边界元法DBEM求解混输泵叶轮部件、导叶部件引致的噪声。分析了混输泵叶栅内压力场、速度场、压力脉动和泵进、出口场点声压级分布规律。结果表明:叶栅内压力脉动受叶片通过频率以及动静干涉作用的影响,随流量的增大,压力脉动受动静干涉的作用逐渐增强,受泵转速的影响逐渐减弱;混输泵内声场噪声频谱特性与压力脉动有一定的关联,叶轮诱导噪声明显大于导叶诱导噪声,叶轮与导叶之间的动静干涉作用是混输泵内声场噪声的主要影响因素。     

固相体积分数对螺旋离心泵内流场的影响

以某螺旋离心泵为研究对象,分析了在介质为固液两相时,初始固相体积分数沿内流场的分布变化规律和对螺旋离心泵内流场的影响.选用固液两相含沙水为介质,应用计算流体动力学软件Fluent,建立相对坐标系下的时均连续方程及Navier-Stocks方程进行数值模拟,得到螺旋离心泵内流场压力分布以及颗粒浓度分布.结果表明:螺旋离心泵内压力分布受介质固相体积分数的影响明显,而且影响到泵的扬程,体积分数过大会造成螺旋离心泵性能下降;体积分数过小,不能使螺旋离心泵在输送两相流时优势充分发挥,存在最优体积分数50%,使该泵在额定流量下扬程最高.     

离心泵内空蚀流动的数值模拟

为了研究离心泵内部的空蚀流动,将一种完整空化模型和混合流体两相流模型相结合,应用于离心泵全流道内定常空蚀流动的数值模拟.根据模拟的结果,分别预测了离心泵在大流量、设计流量和小流量情况下运行时,流道内空蚀发生的部位和程度,重点考察了流量的变化对离心泵空蚀性能的影响,为离心泵在特定工况下运行时空蚀性能预测提供了理论依据.     

蜗壳式多级泵压力脉动特性研究

为了研究压力脉动在蜗壳式多级离心泵不同位置的变化规律,利用Fluent软件,采用SSTk-ω湍流模型对蜗壳式多级离心泵的内部流场进行多工况的非定常数值模拟,得到其各监测点的压力脉动特性,并对其进行对比分析。结果表明:在蜗壳式多级离心泵首级蜗壳内,压力脉动主要受叶轮与隔舌之间的动静干涉的影响,同时与之相连的过渡流道内的液流流动状态的影响也是不可忽略的。     

混流式水泵水轮机驼峰区非定常内流动特性研究

为了研究混流式水泵水轮机在泵工况下驼峰区内的流场信息,以某抽水蓄能电站模型水泵水轮机为研究对象,对模型机组进行了全流道非定常数值计算。结合试验数据,分析了泵工况下驼峰区内流道内不同位置处的流态特征,讨论了流量变化对驼峰区内流动特性的影响。结果表明:当机组进入驼峰区时,流量减小,介质的轴面速度变小,冲角增大,这时流体射向叶片的背面,在工作面上出现流动分离、旋涡现象。双列叶栅处部分固定导叶和活动导叶压力面及吸力面逐渐被低速区流体包围,这些低速流体形成旋涡,阻塞了流道,能量损失变大,导致水力效率降低。这些因素是驼峰区形成的主要原因。     

高压磁力驱动多级离心泵轴向力研究

论述了高压输送磁力驱动多级离心泵设计试制中轴向力平衡方法及其技术问题的解决，试验证明平衡轴向力技术问题解决方法可行，为磁力驱动多级离心泵的设计提供了理论依据．     

水泵水轮机同步启动过程内部流场分析

为了研究水泵水轮机水轮机工况同步启动过程中的瞬态流动特性和能量转换机理,基于FLUENT动网格模型对模型水泵水轮机同步启动过程进行了三维全流道数值模拟。根据模拟结果,重点分析了活动导叶、转轮内部流场结构的演变过程。结果表明:水轮机启动过程大体可分为两个阶段,第一阶段导叶开度较小时,从活动导叶出来的高压水流在活动导叶与转轮之间的区域沿活动导叶形成的内环面作圆周运动,转轮以较小的角加速度缓慢加速;第二阶段当导叶开度足够大时,高压水流开始直接作用在叶片上,并且高压区面积不断增大转轮转速急剧增大。     

高速旋转的滚动轴承工作游隙影响因素的分析

高速旋转的滚动轴承,其工作游隙的大小将直接影响其工作性能和使用寿命,但工作游隙受到离心力、配合的性质及工作温度变化等多种因素的影响,其中温度影响尤为复杂.有关这方面的研究大多是集中在单个因素的影响上,没有从总体上作系统的研究,也没有考虑多种因素的关联性.该文就温度、配合和离心力对工作游隙影响的关联性进行探讨.