开敞式水泵吸水池内部流动的信号测量与分析

为了研究水泵吸水池内部漩涡流动的非定常特性,测量了该流动的压力信号和振动信号,并用小波互相关分析的方法对所测信号进行处理。使用该方法,可以得到任意两种信号在不同尺度下的相互关系,并且通过与传统互相关分析方法的对比,得到了两种信号的主导相关尺度。分析结果表明,水泵吸水池内部流动所引起的压力和振动变化关系密切,都是由吸入涡的非定常特性引起的。     

火(核)电站循环水泵房前池水力模型试验研究

根据浙江北仑电厂二期工程循环水泵房水力模型试验,分析电厂冷却水泵站前池中的不良流态及其解决方案,对泵站前人的水工布置、前池的扩散角及前池长度的设计提出了优选方案。利用该方案,不仅可较好地解决前池内流态紊乱、流速分布不均以及度坎后部次生流的产生等问题,同时可缩短前池长度、降低工程造价。     

PIV Experimental Investigation on the Flow in a Model of Closed Pump Sump

Vortices in the flow of a pump sump present an important problem in pump station operation. In the present study, the flow patterns in two model pump sumps with specially designed structures are analyzed using the particle image velocimetry (PIV) technique. The data is analyzed to reveal a number of parameters including the internal flow field with velocity distribution, the streamline distribution, and the turbulent kinetic energy. The analysis certifies that a modified pump with added T-type baffle below the sump exhibits good performance for realistic working conditions.     

叶顶泄漏流对半开式离心泵叶轮流动结构的影响

为研究不同叶顶间隙下叶顶泄漏流对半开式叶轮离心泵流动结构的影响,设计5种不同尺寸叶顶间隙方案,采用SSTk-ω湍流模型,对半开式叶轮离心泵进行全流道三维数值计算,分析半开式叶轮叶顶间隙内部流动结构并进行可视化实验验证.结果表明:随着叶顶间隙的减小,离心泵的扬程和效率明显上升,间隙值减小到0.7 mm时,进一步减小叶顶间隙,泵的效率不再有明显变化;叶顶间隙选取最佳值对泄漏涡发展有一定的抑制作用.利用Q准则对涡进行判别发现:随着间隙的减小,主泄漏涡强度减弱,二次泄漏涡逐渐消失,对主流的影响减小;当间隙减小到0.7 mm时,二次泄漏涡完全消失,主泄漏涡强度最弱;叶顶间隙泄漏流对流场的干涉程度受流量影响,小流量工况时,通过减小叶顶间隙可以提高叶片区流动抗干扰能力.     

叶尖开孔对风力机流场的影响研究

以NREL Phase VI叶片的1/8缩比模型为研究对象,在叶片叶尖区域设计由前缘到叶尖端面的3个环形通气孔,改变叶尖流场分布.采用CFD的方法,通过转速变化分析叶尖表面的压力分布情况及其叶尖涡的发展过程,进而研究叶尖开孔对风力机叶尖涡的影响.研究结果表明:转速低于900 r/min时,叶尖开孔对叶片气动性能影响不大;而转速高于900 r/min时,叶尖开孔可降低涡核强度,加速叶尖涡耗散,提高叶片气动效率.从环形通气孔中喷射的气流对来流有明显的抑制作用,能够减小尾流区内的轴向速度.在加速叶尖涡的耗散和降低叶尖涡的强度方面,风力机叶尖处开孔在转速超过900 r/min以上时被视为一种比较有效的设计.     

综合管廊排水系统潜水泵的临界淹没深度

综合管廊设有雨水渗透、外部通风口、人员进出口、投料口等外部开口,一旦发生紧急进水,排水系统是保障管廊安全运行的重要附属设施.通过对北京、上海及海口等管廊考察,确立了典型管廊排水系统示意简图,建立了集水坑排水模型,使用计算流体动力学软件对排水过程进行模拟,探究了潜水泵的临界相对淹没深度,提出了一个新的廊内集水坑理想条件、入口速度恒定和入口速度连续变化三种工况下的经验公式,并将该经验公式与常用的三种经验公式(Knuass公式、Hecker公式和何耘公式)进行详细对比讨论,可为管廊排水系统集水坑的设计、潜水泵的布置与安全评价的决策提供指导性建议.     

非光滑表面离心泵叶轮的流动减阻特性

为了分析非光滑表面对离心泵性能的影响,基于仿生凹坑表面的减阻特性,将凹坑型非光滑单元体排布于离心泵叶片的工作面,建立具有非光滑表面的叶轮离心泵的流动减阻特性分析模型,通过RNGk-ε湍流模型对离心泵内部流场进行数值模拟,分析具有非光滑表面叶轮的流动减阻特性,研究不同流量下非光滑表面对叶片近壁面的速度分布、剪应力和离心泵内部流场的影响.结果表明:凹坑型非光滑表面能够降低因黏性阻力产生的叶轮扭矩,其扭矩的最大降幅为5.8%;非光滑表面能够有效控制叶片近壁面边界层的流体流动,减小叶片的壁面剪应力;凹坑型非光滑表面能够降低离心泵叶轮内部流体的湍动程度,减小湍动产生的能量耗散,使叶轮内部的流体流动更加稳定并提高离心泵的效率.     

离心泵叶轮叶片轴向切割设计方法研究

工程中普遍存在离心泵实际流量高于输水系统所需的情况,通过数值模拟研究平移叶轮前盖板对离心泵性能的影响,结合理论推导出平移前盖板改变离心泵扬程的换算公式,实现减小叶轮出口宽度及其工作流量达到泵站节能的目的.研究结果表明:切割叶轮外径与平移叶轮前盖板均会降低离心泵工作扬程,不同的是,前者使H-Q曲线整体向下移动且下降幅度较大,而后者H-Q下降幅度较小,能在小流量工况维持较高的扬程;平移叶轮前盖板后能抑制小流量工况下叶轮内回流旋涡的发展,离心泵效率有所上升,更适合多泵并联工作的场合,具有一定的工程价值;离心泵扬程随前盖板平移而变化的换算公式可以相对准确地预测较小叶轮前盖板移动量时中比转数离心泵0.8~1.0倍设计工况范围内H-Q曲线的变化.     

在偏流进水工况下矩形进水池三维紊流数值模拟

进水池设计要求是为水泵提供较好的进水流态,进水池内流态的好坏主要取决于进水池结构本身及其进水条件.通过计算流体动力学方法针对偏流进水工况下开敞式矩形进水池内的三维流态进行数值模拟,并与无偏流进水工况下的流态对比分析,研究表明开敞式矩形进水池在无偏流工况下有着较好的进水流态,但是在偏流进水工况下流态恶化．     

液环真空泵吸排气段壳体型线耦合优化分析

采用直接自由曲面变形方法对液环真空泵吸排气段整个壳体型线进行参数化控制,运用响应面法建立壳体型线与进口真空度和效率的多参数回归模型,基于NSGA-Ⅱ算法进行液环真空泵性能的多目标优化,并对比分析优化模型与初始模型的内流场和外特性.结果表明:NSGA-Ⅱ多目标优化得到真空度最优模型的真空度提升了4.5%,效率最优模型的效率提高了1.3%;壳体型线的各个区域对液环真空泵的进口真空度和效率都有显著影响,但吸气段壳体型线对液环真空泵性能的影响明显大于排气段;在传统设计的基础上,适当增大吸气段壳体的径向尺寸有利于提升泵进口真空度,具有较小吸气区流道面积扩散比和排气区流道面积收缩率的壳体型线水力效率更高;压缩区径向尺寸较小的壳体型线有利于提升排气口压力,减少排气口回流,从而提升泵的效率.