混流泵叶轮二元设计方法的研究

本文讨论了用二元理论设计混流泵的方法.应用该理论设计了比转数为500的蜗壳式混流泵.试验结果,泵的性能达到了设计要求.     

混流泵的性能预测

提出了一种基于三元粘性流动分析的混流泵的理论扬程和水力损失的计算方法，连同其他损失的计算方法，可用于混流泵的性能预测及优化水力设计     

混流泵叶片优化及基于状态方程模型的空化研究

在保证效率和扬程的前提下,为了最大限度地提高混流泵空化性能,利用基于正压流体状态方程的空化模型,开展了混流泵空化性能研究.发现原来采用速度系数法设计的5叶片混流泵叶片结构并不合理,泵叶轮设计工况下的临界空化余量较高.针对这一问题,增加混流泵的叶片数目为7片,并以效率和扬程作为目标函数,对7叶片混流泵叶片进口边形状、叶片前缘厚度以及叶片厚度变化规律进行了优化设计.混流泵优化前后3种不同叶片结构方案的空化性能对比分析结果表明:混流泵叶片进口边适当向进口方向延伸,叶片进口边前缘减薄,以及改变叶片厚度的变化规律,将使混流泵的临界空化余量大大降低.优化设计后的混流泵效率为90.857%,扬程为163.86m,优化后的临界空化余量为28.64m,相比优化前降低了45%,有效地改善了混流泵在设计工况下的空化性能,为今后该类高温高压混流泵的设计和优化提供了方向.     

前置式自吸混流泵的开发与研制

介绍了自吸混流泵的工作原理、结构特点及设计要点。前置式自吸混流泵是在水泵叶轮前端，由Ｓ形泵盖与液环轮共同组成的自吸装置米实现泵的自吸．用这种方法可以简单方便地将任何前开门式单级离心泵和混流泵改成自吸泵，且不影响泵原来的主要性能．     

基于ANSYS的混流泵泵体模态及强度

为了验证混流泵泵体设计的合理性及对混流泵进行进一步的动态响应分析奠定基础,采用有限元分析方法,建立了混流泵泵体有限元模型并进行了仿真计算,对其进行了模态及强度分析,得出了泵体前10阶固有频率和振型,求解出了泵体应力和应变分布情况。研究结果表明:通过模态分析和强度分析验证了混流泵泵体设计的合理性,为整个系统的动态响应计算和分析奠定了基础。研究结论为其进一步结构改进、优化设计提供了重要参考,为理论设计和实际工程应用提供了理论依据。     

混流泵叶轮的正反问题迭代法设计及流动分析

提出了用正反问题迭代法设计混流泵叶轮的新方法。该方法能够有效地弥补传统方法设计叶片时轴面流动的计算仅满足流体连续方程的缺陷,同时考虑了叶片形状对轴面流场计算的影响。通过两类相对流面迭代求解流体连续方程与运动方程,完成设计叶轮的正问题计算。采用逐点积分法进行叶片骨线绘型,在轴面上加厚叶片,在保角变换平面内修圆叶片头尾部,完成反问题设计。正反问题迭代计算直至收敛,最终完成混流泵叶轮的设计。采用SIMPLEC算法,通过求解Navier-Stokes方程和RNGk-ε湍流模型方程,模拟了混流泵叶轮内的三维流场,获得了叶轮内的速度与压力分布。结果表明:正反问题迭代方法设计的叶片对于水流的控制能力增强,叶轮内部流动稳定,压力分布均匀,具有更优的水力性能。     

混流泵水动力噪声的数值预报方法

为了准确预报分析混流泵的水动力噪声,首先结合边界元法和点源模型理论完成静止壁面流噪声和任意边界条件下旋转声源噪声的数值计算与结果校验;然后以某混流泵为对象利用大涡模拟方法得到泵固体壁面脉动压力分布,在此基础上分别计算混流泵静止部件和旋转部件的水动力噪声,最后对二者声场进行叠加即得到了混流泵总声场。研究结果表明:混流泵静止壁面脉动压力幅值最强位置在叶轮与导叶的相互作用区域;静止部件对应的噪声峰值频率主要在叶频、导叶通过频率以及二者的谐频处;在混流泵进口截面叶轮引起的噪声占主要成分,静止部件的贡献可以忽略。     

平行进口叶轮切割对混流泵作透平的影响

为了探究叶轮切割对混流泵作透平的影响,设计一比转速为240的混流泵作透平,平行叶轮进口进行4次切割,切割同时保留透平叶轮的前后盖板,运用CFD与试验结合的方法得出混流泵作透平的外特性,分析叶轮切割对混流泵作透平的内部流动影响.结果表明:随着叶轮切割比例增加,混流泵作透平流量效率曲线向小流量工况偏移,在小流量区间,透平轴功率上升,扬程下降,在大流量区间透平轴功率下降,扬程上升.叶轮切割后叶轮与蜗壳间的循环流量增加,透平水力损失增加,因而透平最高效率下降.采用混流泵切割定律推测不同切割比例下透平高效点的外特性参数,发现推测所得外特性均高于试验值,但误差较小,混流泵叶轮切割定律可近似用于透平工况下叶轮切割的高效点预测.     

高比转速混流泵叶轮设计方法

基于二元理论，用FORTRAN语言编程实现了高比转速混流泵叶轮的水力设计．给出采用流线迭代法求解轴面流动，应用逐点积分法进行叶片绘形，在轴面上进行叶片加厚和在保角变换平面上进行叶片头部、尾部修圆的基本理论和方法；讨论了轮毂比、速度矩分布函数、叶片进出口边位置等对设计计算结果的影响．该方法有效地提高了设计效率，具有设计计算精度高、得到的叶片表面光滑、叶片表面数据齐全、便于数控机床加工制造等特点，为高比转速混流泵系列叶轮的研发提供了一个平台．     

混流泵叶轮制造问题的几何处理

对混流泵叶轮的制造问题进行研究。并描绘出制造相关的几何模型，提出了斜等距曲面的概念及相关公式，并介绍它们在制造混流泵叶轮中的应用，最后用实例验证所述方法的可靠性。     

低比转速离心泵叶轮的水力设计数值方法

低比转速离心泵叶轮因扬程高、流量小、流道长而使内流状态复杂,其水力设计普遍采用基于相似理论的方法,叶轮水力性能高度依赖叶轮模型和设计者的经验.综合考虑相似理论设计经验成熟和叶轮空间流动理论设计的优势,采用二元流动理论,应用准正交线法绘制轴面流网,结合欧拉能量方程,进行轴面速度的迭代计算,根据轴面速度的分布要求,不断优化...     

双级活塞推料离心机加速盘的优化设计

针对双级活塞推料离心机物料分配系统中的叶片式离心加速盘在使用过程中存在物料加速效果差、晶粒易破碎等问题,借鉴泵等旋转机械中的叶片设计理论,对离心加速盘叶片曲线进行了优化设计研究．采用CFD数值模拟方法,对叶片曲线为等变角螺旋线和可控包角曲线两种离心加速盘的结构分别进行了计算,得到了物料在离心加速盘中运动的流场图．所选取的中径处径向速度和出口处切向速度能定性地反映物料在离心加速盘中的回流情况和加速效果．模拟计算结果表明,出口安放角为15°、包角为90°的可控包角曲线对重碱二次脱水最有利．将工业试验数据与模拟结果进行对比表明,试验与模拟结果相一致．本研究结果为双级活塞推料离心机在重碱生产中的应用提供了设计依据和指导．     

基于正交设计法的潜水泵空间导叶水力优化

运用正交设计法,对井用潜水泵空间导叶进行优化设计,选取潜水泵空间导叶的进口宽度、导叶叶片轴向长度及导叶叶片出口边与导叶场域出口轴向距离,以扬程、效率及轴功率作为评价指标,基于正交设计法设计了9组方案.通过数值计算及极差分析结果表明:导叶叶片轴向长度对潜水泵扬程和轴功率影响显著,导叶进口宽度对潜水泵效率变化较为敏感,保证一定的导叶叶片与导叶场域出口距离能改善潜水泵性能.基于多目标优化设计,可以确定本次研究的最佳方案组合为空间导叶进口宽度25 mm、导叶叶片轴向长度101 mm及导叶叶片出口边与导叶场域出口轴向距离20 mm.通过分析前三级叶轮效率、导叶出口静压及流线分布图看出,优异的空间导叶设计使导叶内部流体状态较好,保证叶轮效率维持较高水平,同时泵内流体保持较好的流动稳定性.     

隧洞进水口及洞内消能水工模型试验研究

针对实际工程中的发电引水隧洞运行的各种工况进行了水工模型试验研究 ,指明要获得良好的水流流态 ,过水建筑物各部位结构轮廓的造型应适应水流流线的收缩、流速及压强的变化 ;为使引水隧洞在各级引水流量下能安全可靠地运行 ,需慎重确定洞内消能工的体形和尺寸     

离心泵叶轮CAD系统中流道几何模型的构造

提出了一种离心泵叶轮的计算机辅助设计方法,给出了保证叶轮流道光顺的几何模型;在按过水断面面积变化规律设计叶轮流道时,对轴面流道和叶片同时进行设计,使得最终设计出的叶轮轴面流道和叶片所确定的叶轮流道的过水断面面积积分布情况精确地符合设计目的。为提高离心泵叶轮的设计质量及效率提供了一个新的方法。     

高含水油藏流线场表征与评价方法

通过提取数值模拟得到的流线场内质点的空间坐标及属性数据，建立流线簇流量、流线簇潜力和流线簇含油率的油藏流线场表征方法，应用密度峰值算法对流线场进行聚类分级评价，并通过S_Dbw系数验证划分流线等级的聚类效果，最终形成高含水期油藏流线场定量表征与评价的技术方法。结果表明，利用流线簇流量、流线簇潜力及流线簇含油率等3参数对流线场进行表征较常规方法更能反映注采井间流量及潜力的分布关系和大小，通过表征参数的聚类分级定量确定不同区域的流线强度等级。将流线场表征与评价方法应用于某东部油田实际区块，整个流线场被划分为14类，各区域驱替强度差异较大，通过流线场重构，调整前后流线场等级由14类变为7类，流动非均质性减弱，油藏动用程度明显改善。     

两种导叶设计方法对液-液旋流器的流场影响的数值模拟

为了高效低阻地处理油水分离后产生的含油污水,采用两种不同方法(气动法和几何法)设计了液-液旋流器的导叶结构。并利用Fluent软件对两种结构的旋流器内流场进行模拟,着重分析了旋流器内速度场、压力场以及剪切强弱。结果表明气动法导叶的旋流器相较于几何法导叶的旋流器具有以下特点:切向速度和轴向上行速度峰值较大,导叶对流体的控制性好,无脱流现象产生;静压的径向压力梯度较大,但总压的轴向压降较低,即能耗较低;湍流强度较低,剪切应力峰值略高。因此气动法导叶的加速和控制流体转向能力较好,可以产生较大的离心力,同时产生的湍流场各向异性较弱,有利于降低液滴破碎的可能性,提高分离效率,具有较好的应用前景。     

基于辅助线的螺旋离心泵叶轮的水力设计方法改进

基于一元理论的设计方法,类比普通离心泵的设计方法对螺旋离心泵叶轮进行水力设计,通过实例详细介绍设计过程,绘制轴面投影图、轴面截线图及叶片剪裁图等.通过对采用传统方法进行的轴面流线分点所出现的一些问题进行分析,提出离心泵叶轮水力设计的改进方法.改进后的方法解决了流线剪裁图上进口边难以确定以及螺旋离心泵叶轮离心部分轮缘处流线走势不易表现等问题.     

考虑渗透率张量的各向异性油藏流线模拟方法

针对各向异性油藏,考虑全张量形式渗透率,建立三维两相不可压缩流体流线模拟方法。采用十九点差分格式对压力方程差分离散并进行求解得到压力场,对全张量渗透率下运动方程求解得到速度场,采用Pollock方法确定并追踪流线,最后根据一维水驱油理论得到任一流线内的含油饱和度分布。不同渗透率张量油藏模型计算结果表明:油藏压力沿最大主渗透率方向传播较快;由于流速计算时交叉项的引入,流线与压力梯度方向一般不一致;注采井方向与最大主渗透率方向垂直布置可有效减轻注入水沿最大主渗透率方向的突进,使流线在整个油藏中分布更加均匀,改善水驱开发效果。     

支板对大子午扩张涡轮流动损失的影响

大子午扩张涡轮的端壁流动损失较大,采用前掠宽弦叶型能够大大降低端壁的流动损失,但对支板的气动设计带来了较大难度。通过采用新的支板与导向器位置布局对支板进行设计,对不带支板的前掠宽弦涡轮导向器和带支板的前掠宽弦涡轮导向器进行流动和损失对比分析。探讨了支板对采用前掠宽弦叶型的大子午扩张涡轮导向器流动损失的影响。研究表明:支板的加入只对支板两侧流道产生影响,损失的差异主要集中在支板吸力侧流道的支板吸力面和支板压力侧流道的叶片吸力面区域。且因径向压力梯度,涡系的径向运动剧烈。