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．     

基于正交试验的双流道泵叶轮优化设计与试验

为了提高双流道泵的水力性能,实现叶轮与蜗壳的最优匹配,以双流道泵为研究对象,选择控制叶轮流道中线的前盖板圆弧R₁、后盖板圆弧R₂、平面流道中线包角ψ和系数m为设计因素,每个因素取3个水平,应用正交试验法设计9组试验方案。利用CFD软件对设计的9副叶轮进行数值优化,以扬程、效率作为方案评价的指标,通过极差分析得到最优方案;通过对比分析原始模型与优化模型的内部流动情况,验证优化方案的有效性。结果表明：额定工况下,优化后泵的扬程较原始模型提高0.59 m、效率提高了5.4%;大流量工况点,优化后扬程和效率提升更加明显;包角ψ和后盖板圆弧R₂对泵的性能影响较为明显;通过对比分析额定工况下优化前后水泵中间截面流线发现,优化后的叶轮与蜗壳匹配更合理,蜗壳中的水力损失明显减少。     

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。     

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。     

时序效应对导叶式离心泵水力特性与流致噪声的影响

为研究导叶相对蜗壳隔舌的时序效应对导叶式离心泵水力特性及流致噪声的影响,以某型号导叶式离心泵为研究对象,通过试验验证数值模拟的可靠性,分析设计工况下导叶不同时序位置(C_L)时离心泵的水力特性和声场特性。结果表明:随着C_L增大,泵的扬程时均系数、效率时均系数和总声压级系数均呈现先增大后减小的高斯分布规律。C_L=0.267为导叶相对最优时序位置,此时泵的扬程和效率达到相对较高,而噪声处于相对较低水平。时序效应对泵内蜗壳隔舌附近流体流动造成影响,导致泵水力性能的改变。在泵的流致噪声中,叶轮诱导噪声为泵噪声主要来源,其声压级值高于其他部件诱导噪声。泵中各部件的压力脉动与声压级在频域上均呈现明显的离散特性,在叶轮叶频及倍频处出现峰值。研究结果为离心泵中径向导叶相对位置的确定提供参考依据。     

回流孔面积大小对自吸泵性能影响的研究

为了研究自吸泵回流孔面积对自吸泵性能的影响,以ZX80-65型外混式自吸泵为研究对象,设计5种不同回流孔面积方案,通过计算流体力学的分析方法对自吸泵内部流动进行数值模拟,对其回流孔两侧压差、回流孔回流量及外特性曲线进行分析。研究结果表明,回流孔的存在对泵正常工作时的流动特性影响较大。在自吸阶段,适当增大回流孔的面积,可增大蜗壳回流量,在不改变泵基本性能的前提下有助于提升泵的自吸性能。在大流量工况下,增大回流孔的面积导致泄漏量增加,从而增大了泵的容积损失,导致自吸泵效率下降。在额定工况下,回流孔面积越大,回流孔两侧压差越趋近于0,其泄漏损失越小。对于特定的自吸泵,存在一个最佳的回流孔开孔位置。     

导叶叶片出口角对核主泵性能的影响

以核反应堆冷却剂泵为研究对象,探讨导叶叶片出口角对核主泵性能的影响。首先选取三个核主泵,在只改变导叶叶片出口角的情况下,构建新的导叶和核主泵,通过数值模拟预测核主泵性能,并分析导叶叶片出口角变化前后核主泵性能参数及内部流场的分布情况。结果显示:对于所选取的三个核主泵,当导叶叶片出口角减小后,核主泵的效率最低提高0.66%,扬程最低上升0.15m。其次,采用方格网保角变换法设计导叶叶片骨线时,相对于骨线的形状,叶片出口角对核主泵性能的影响更大;但是在方格网中,当叶片骨线为直线时,导叶内部的压力和速度比叶片骨线为曲线时变化更加均匀。另外,导叶可以将流体动能转化为压力能,同时又起着导流作用将从叶轮流出的液体导入蜗壳,但是导叶提供给蜗壳的流体的参数对核主泵性能参数的影响更大,为导叶的后续研究提供了参考依据。     

离心泵叶轮进口处泥沙磨损的数值研究

采用Fluent软件对某大型双吸离心泵内流流场进行数值模拟,通过监测和计算泵在输送清水和含沙水时叶轮流道内叶片进口处的径向速度来分析对叶片的磨损强度.分析结果表明:随着沙粒浓度的增大叶片进口处磨损强度增大;小流量工况时,叶片进口处靠近吸力面附近有回流;大流量工况时,叶片进口处靠近压力面有回流;回流强度越大磨损强度越大,同时沙粒粒径也是影响磨损的重要因素,沙粒粒径减小,磨损强度减小。     

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.     

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。     

导数在一道几何题中的应用

在扁率相等的2个同心椭圆中,利用导数的几何意义和隐函数求导法,研究内椭圆切线和其法线与外椭圆交点处的切线是否平行问题.问题的结论为导数实际应用提供了指导方法,推导过程可供学生学习和参考.     

含沙水流对离心泵叶片局部磨损破坏的数值分析

为了研究离心泵叶片出现局部磨损破坏现象的原因,以甘肃景电二期所用的1200S56双吸离心泵为研究对象,基于Navier-Stokes方程和标准的k-ε湍流模型,利用Fluent软件对双吸离心泵固液两相流动进行数值模拟,通过对比清水工况下的实验和数值模拟结果,发现泵的扬程和效率误差均在3%以内,验证了数值模拟的可行性与准确性。通过分析在输送不同流体(清水和含沙水)时泵的内部流场发现:离心泵在不同工况运行时,回流出现在叶片的位置不同。大流量工况的会留位置与叶轮实际磨损位置一致。回流引起的磨损是导致离心泵叶片入口位置穿孔破坏的主要原因。     

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。     

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.     

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．     

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。     

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。     

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。     

H型垂直轴风力发电机气动性能分析

针对小型三叶片H型垂直轴风力发电机的气动性能,运用计算流体力学中的移动网格技术,对风轮二维及三维流域模型的非定常分离流动进行数值计算,分析风轮的流场特征,并研究不同环境因素对风轮气动性能的影响。计算结果表明:在洁净空气中,叶片在叶尖处的涡量最大,上游叶片尾流影响绕下游叶片空气的流动,下游叶片风能捕获减小,整个风轮的最大风能利用系数约为0.32;风沙环境下,叶尖处的涡量进一步增大,且涡量最大处在上翼面的后半段。     

混流式水轮机蜗壳改造的型线优化及数值模拟

针对长期运行于含泥沙水流的混流式水轮机蜗壳,提出基于蜗壳改造的型线优化方案.利用数值模拟的方法对改型前与改型后的蜗壳进行数值模拟,给出了改造后的蜗壳和原蜗壳的水动力学特性的差异.得到一种工程中可行的抗泥沙磨损,提高水力性能的蜗壳改造方法.经3 a运行后检查证明蜗壳磨蚀情况得到明显改善.