基于Excel的离心泵设计方法

本文通过一个示例,介绍在模型泵的试验数据基础上,遵循泵的基本设计原理,通过电子表格"Excel"的函数计算与图表等功能,计算出拟设计的泵的叶轮尺寸、转速、级数、效率等数据,绘制出设计的泵产品的预计性能曲线。该方法可大幅度提高采用模型换算方法进行水泵设计计算的精度、数据的完整性,同时可以有效缩短产品设计计算周期。该方法可以作为改变泵的叶轮尺寸、转速、级数时,预测泵的性能变化使用。     

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。     

液压电机泵电机转子转速的数值分析

针对研制的11kW液压电机泵,通过理论计算与流场解析,并运用电磁仿真软件Ansoft中RMxprt模块对电机转子的转速进行数值分析.研究发现:浸油负载导致液压电机泵浸油电机带载启动,造成的功率损失较大,随油温升高,该项损失会快速减小;转子鼠笼导体材料的电阻率对转速影响较大,额定压力下,紫铜鼠笼电机的转速能够提高81r/min,采用电阻率小的导体可有效提高其转速及电机泵总效率.     

诱导轮叶片数对超高速泵性能影响的研究

针对航空航天领域的一台超高速泵(38 500r/min),基于SIMPLEC算法,采用雷诺时均Navier-Stokes方程和RNGk-ε湍流模型,对带诱导轮和不带诱导轮两种结构下的流动进行三维湍流数值模拟,分析其在各工况下的内、外特性,就诱导轮叶片数对超高速泵性能的影响进行探讨。结果表明,添加诱导轮可以改善泵的性能及流动状态;Z3时,增加叶片数可改善诱导轮内的流动状态,提升诱导轮的水力性能,提高叶轮的汽蚀能力,使泵的整体性能逐渐上升;而当叶片数继续增加,泵的扬程虽然继续上升,但功率增大,效率下降,叶轮的汽蚀性能逐渐下降。诱导轮叶片数为3枚时,诱导轮内流动情况最优。Z=2时泵的整体性能最好。     

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.     

水平轴风力机CFD计算湍流模型研究

对NREL第6期水平轴风力机在风速13 m/s情况下,采用定常k-ωSST和非定常k-ωSST以及分离流DES 3种湍流模型进行了三维旋转流场数值模拟,计算结果与NASA非稳定气动力学风洞试验结果进行了对比分析,计算结果表明定常k-ωSST和非定常k-ωSST湍流模型可以很好地描述流场流动情况,非定常k-ωSST湍流模型计算结果比分离流DES湍流模型计算结果与试验结果更接近.采用非定常k-ωSST湍流模型可以满足流场计算要求.     

大涡模拟与RNG κ-ε模型对离心泵数值计算的适用性比较

在泵试验结果的基础上,以低比转速离心泵M23-12.5为对象,将RNGκ-ε模型和LES模型计算得到的外特性曲线与试验曲线进行对比。研究结果表明:两种模型均可用于低比转速离心泵数值模拟计算,大涡模拟模型模拟结果与试验值吻合较好,更适宜预测低比转速离心泵外特性曲线。     

一种清洗机械用柱塞泵的性能试验

本文采用同一系列不同型号的柱塞泵,在往复式液泵性能试验台上进行试验,研究转速及排出压力对柱塞泵容积效率及泵效率的影响。结果表明,存在一个最佳转速区间,泵容积效率和总效率均保持较高数值,流量随转速增大而线性增大;存在一个最佳压力区间,泵效率数值较高并缓慢增长。     

采用高级调制格式相干接收的FSO系统性能研究

基于描述FSO系统接收端光强分布的Gamma-Gamma信道模型,研究大气湍流强度和信号传输距离对高级调制格式-相干接收系统的影响。在分析Gamma-Gamma信道下,采用MPSK(M=2,4,8)和MQAM(M=8,16,32)调制-相干接收FSO系统的误符率与湍流强度、传输距离之间的关系,利用特殊函数代换推导其闭合表达式。根据计算结果,仿真研究M值、湍流强度和传输距离等因素对误符率的影响。     

催化裂化进料雾化喷嘴的数值模拟及分析

本文采用计算流体力学fluent软件,基于欧拉-欧拉方法的VOF模型,对催化裂化进料雾化喷嘴的内部气液两相工质流动状态进行模拟,对喷嘴内部液相体积分数分布、速度、湍流强度以及压力进行分析。     

催化裂化进料雾化喷嘴的数值模拟及分析

本文采用计算流体力学fluent软件,基于欧拉-欧拉方法的VOF模型,对催化裂化进料雾化喷嘴的内部气液两相工质流动状态进行模拟,对喷嘴内部液相体积分数分布、速度、湍流强度以及压力进行分析。     

切线泵全三维湍流数值模拟

借助ANSYS12.0软件,选择标准κ-ε模型和标准壁面函数对双级切线泵在设计工况进行了三维湍流数值模拟,分析了叶轮、蜗壳内流体的流动规律,指出切线泵相邻叶片之间存在明显的强制涡,直叶片进口处存在明显的冲击损失。蜗壳内流动在隔舌处存在明显的速度变化,产生很大的冲击损失,是引起震动和噪声的主要因素。     

旋喷泵内能量损失及流场数值计算

通过分析旋转液流在旋喷泵转子腔及集流管内流动规律,从理论上证明转子腔内存在一个旋转液体自由表面,采用伯努利方程和流体静力学平衡方程,推导出描述旋喷泵压力的数学模型,并分析了影响旋喷泵压力的主要参数．以时均N—S控制方程和RNGκ-ε模型为基础,应用CFD技术对旋喷泵整机进行了数值计算,结果表明：转子腔内液体环流与转子腔半径和旋转角速度相关,转子腔及集流管是旋喷泵能量转换的主要载体．     

离心叶轮内部流动的数值模拟研究

为研究半开式叶轮叶顶间隙对其外特性及内部流场的影响,采用六面体结构化网格对模型进行网格划分,采用标准k-ε湍流模型和雷诺时均N-S方程对叶轮内部流动进行数值模拟。通过分析外特性曲线发现,叶顶间隙在一定范围变化时,间隙值的变化只影响叶轮的升压能力,对效率的影响不明显。通过对内流场的分析发现,由于叶顶间隙的存在,导致半开式叶轮内部从叶轮入口至叶轮出口存在泵前回流,回流与主流相互干扰,在叶轮入口处形成漩涡。随着叶顶间隙值的增大,回流对主流的干扰更加明显,导致叶轮内部流动恶化。     

湍流强度对叶片扭转的影响

风场的湍流强度是影响风能利用和引起风力机振动的重要指标.按照风电场风能资源评估方法[1]计算湍流强度,在风力机叶片的一般假设模型下提出了一个新的扭转振动方程,根据双参数威布尔分布统计描述风速,并用标准差和平均值估计两个参数,得出了关于湍流强度的叶片扭转响应的计算式.计算得出在中等程度以上的湍流下,湍流强度值为0.25～0.35时扭转响应最大,对风能的利用及对风机的影响最大;对于更大的湍流强度值(>1.0),湍流将对风机造成破坏性影响.     

一种低噪声集成式伺服电机螺杆泵的试验研究

研制出一种低噪声集成式交流伺服电机螺杆泵,伺服电机和液压螺杆泵同轴布局,通过内外花键连接。伺服电机螺杆泵具有流量脉动小、运行平稳性高、低噪声、能源利用率高等特点,对外只有2个液压接口和2个电气接口,密封少、密封可靠性高。运用ANSYS软件对电机螺杆泵底座进行强度分析,满足了设计要求。在不同转速、不同负载压力情况下,对伺服电机螺杆泵的噪声等级、输出流量进行了试验研究,分析了影响噪声及泵容积效率的主要因素。通过在泵吸油口处设置增压装置和冷却装置,可有效降低气穴噪声并提高泵的容积效率。     

蜗壳进口宽度对离心泵性能影响的分析

通过改变蜗壳的进口宽度,对蜗壳与叶轮的匹配关系进行了数值研究．在保证蜗壳断面面积不变的前提下,重新设计了两个进口宽度与原型泵互不相同的蜗壳,分别与原型泵叶轮组合作为研究所用的模型．利用FLUENT软件对离心泵内部流动进行了三维定常和非定常数值模拟．计算结果表明：泵的效率和扬程均随蜗壳进口宽度的增加而降低;随着蜗壳进口宽度的增大,蜗壳扩散段内的低速区域扩大,进口处的速度值减小;速度分布越向壁面分散,漩涡的范围越大．     

基于FLUENT的三叶圆弧转子泵流场及流量脉动的研究

以三叶圆弧转子泵为研究对象,分析了泵的内部流场及其输送不同粘度介质时的出口流量脉动特性。在已知转子型线方程的基础上运用UG和ICEM建立仿真模型,运用FLUENT进行流场的动态仿真,最终得到速度、压力分布以及流量变化规律。结果表明:泵内大部分区域流速较低,速度变化梯度不大,间隙处存在剧烈的回流且流速较高;泵内静压呈块状分布,入口部分存在负压,最低压力位于两转子最小间隙处并分别向进出口增大,间隙处的动压与静压分布相反,由最小间隙处向进出口方向减小;转子泵的流量脉动频率与转子的叶数及泵的转速有关,与介质粘度无关,流量不均匀系数会因介质粘度的增加而有所改善。     

湍流强度对水平轴风力机气动性能的影响

为了研究水平轴风力机气动性能随湍流强度的影响,基于CFD软件对不同来流风速工况下的33kW水平轴风力机风轮模型进行三维数值模拟,对比分析风力机在湍流强度I为0.1%、14%、25%时的气动性能。结果表明:随着来流湍流强度的增加,水平轴风力机叶片表面压差会有一定程度的减小,从而导致风力机风轮转矩减小,风力机风能利用效率明显降低。     

泵站开敞式进水池流动特性数值模拟

为深入研究开敞式进水池的内部流态,基于定常不可压流体的控制方程和重整化群（RNG）湍流模型,采用CFD技术,通过SIMPLEC算法,计算其三维流动,获得整体流场结果,揭示了泵站进水池水流运动规律.研究表明,进水池内流动可分为进水池直段、喇叭口吸水和进水管内流动3个阶段,各阶段的流动特征不同.在进水池喇叭管的下方、进水池水面附近吸水管靠后壁处、进水池两个边角及侧边壁下方靠近底部处等区域是易形成旋涡的主要位置,须采用措施进行预防.