前置灯泡贯流泵装置内部流动数值模拟

基于雷诺时均方程和RNG(renormalization group)k-ε湍流模型,采用SIMPLEC算法对一前置灯泡贯流泵装置内部湍流流场进行数值模拟.分析了前置灯泡贯流泵装置的内部流动特征,进水流道内的流态比较平顺,而出水流道内的流态则是在非设计工况出现明显的偏流和漩涡.同时,预测了不同工况下前置灯泡贯流泵装置的水力性能(包括扬程、效率等),最优工况点的效率达76.24%.为今后前置灯泡贯流泵装置的设计优化提供了依据.     

双向贯流泵导叶设置与原动机布置的研究

根据双向贯流泵具有在正、反向工作时效率都不能太低，而导叶布置的位置，导叶进、出口安放角和叶栅稠密度等因素对泵出流流态变化产生影响，进而影响到泵的效率的提高这样一些特点，通过单、双向贯流泵性能试验的对比分析，得出了“S”形双向惯流泵设置后导叶能显著提高泵的效率以及原动机布置在进水侧较为有利的结论。     

转速对贯流泵装置流道水力参数影响的数值分析

为了研究贯流泵装置进出水流道水力性能受转速的影响规律,以贯流泵装置为研究对象进行全流道的数值计算,通过将能量性能数值预测结果与物理模型试验结果对比,验证了数值模拟结果的有效性。在考虑水泵与进出水流道内流相互影响条件下定量分析转速对进出水流道水力性能参数的影响规律。结果表明:(a)不同转速时进水流道水力损失比与流量系数的关系曲线变化趋势基本相同。相同转速时,随着流量系数的增大,进水流道水力效率逐渐减小,流道出口环量先减小、后增大;相同流量系数时,进水流道出口面的平均环量随转速的增加而增加。(b)不同转速时,随着流量系数的增大,出水流道进口入流涡角相对值先减小、后增大。在相同流量系数时,随着转速的增加,出水流道的静圧比逐渐增加,出水流道进口面的偏流角分布基本相同。     

大型轴流泵站双向流道设计及泵装置特性试验

分析了双向流道型线设计方法,提出了一种适用于灌排结合低扬程大型轴流泵站的新型平面蜗壳双向流道及其设计方法,并结合魏村泵站模型试验对平面蜗壳双向流道泵装置特性进行了试验研究,结果表明,流道流线平顺,泵装置运行稳定,装置效率较高。     

灯泡贯流泵局部熵产与能量损失特性研究

为了研究大型灯泡贯流泵的能量损失特性,采用基于有限体积法的数值模拟,结合局部熵产率和网格尺度,通过熵产理论定位贯流泵内能量损失较高的局部区域,分析了不同工况下各部件内局部熵产、能量损失和不稳定流动之间的关联。结果表明：贯流泵系统熵产与试验功率损失保持较高的一致性,相比于大流量工况,小流量液流正冲角更容易诱导能量损失;叶轮轮缘局部熵产最高,体积占比14%的轮缘子域耗散熵产占比超过40%,由叶顶区泄漏流和泄漏涡导致;导叶轮毂和轮缘侧耗散熵产较高,且呈现轮毂侧分散、区域大极值小,轮缘侧集中、区域小极值大的分布特性;灯泡体能量损失在小流量工况下集中在尾部渐缩段,在大流量工况下集中在灯泡尾部的尾迹区。该研究成果对大型泵站群水力性能优化设计及高效、稳定运行具有参考价值。     

大型轴流泵站双向流道设计及泵装置特性试验

分析了双向流道型线设计方法 ,提出了一种适用于灌排结合低扬程大型轴流泵站的新型平面蜗壳双向流道及其设计方法 ,并结合魏村泵站模型试验对平面蜗壳双向流道泵装置特性进行了试验研究 结果表明 ,流道流线平顺 ,泵装置运行稳定 ,装置效率较高     

新型双向平蜗壳流道泵装置特性试验研究

提出了一种适用于灌排结合低扬程大中型轴流泵站的新型双向平蜗壳流道,并结合魏村泵站模型试验对双向平蜗壳道泵装置特性进行了试验研究,得出泵装置综合性能曲线,结果表明：流道流态平顺,泵装置运行稳定,效率较高,该成果不仅为魏村泵站设计和施工提供了必要的依据。对今后同类泵站流道的选型设计也有一定参考价值。     

泵段与泵装置能量特性曲线关系探讨

研究泵段与泵装置之间扬程曲线、功率曲线、效率曲线的关系,重点分析了泵段与泵装置效率之间的差异与联系,包括两者之间的大小关系及其发展趋势.研究表明,泵装置最高效率点位于泵段最高效率点的左下方,同一流量下前者效率要高于后者,且随着流量的增加,两者效率之差越来越大.实例表明,理论推导与试验结果吻合得较好.     

南水北调二级坝泵站灯泡贯流泵方案比选

南水北调泵站工程技术集成度高,技术先进,水泵方案的比选是工程建设的关键环节,关系到工程的长期稳定运行、总投资和年运行费。二级坝泵站工程具有超低扬程、装置效率与抗汽蚀性能要求高、年运行时间长等特性,采用灯泡贯流泵装置机组效率高、结构紧凑。本文对二级坝泵站的三个典型水泵技术方案进行了系统分析比选,研究成果已运用到工程中,对国内其它类似泵站工程具有一定的借鉴意义。     

贯流风机结构参数及工作特性的关联

利用计算流体力学方法对贯流风机内部气体流动进行了数值模拟，研究了贯流风机的流动状态和结构参数变化对其产生的影响．分析了蜗舌间隙、进口角、蜗壳间隙、蜗舌位置角、出口角变化与贯流风机进、出口流速间的关系，从中寻找出结构参数变化对贯流风机流场影响的规律．通过计算分析，确定了不同工况下贯流风机进、出口角的最佳范围以及最佳蜗舌间隙的选取方法．将模拟计算结果与实验结果进行了比较．结果表明，数值模拟的结果与实验结果基本吻合．     

大型贯流泵站机组启动过渡过程仿真计算

基于刚性水锤理论,分析贯流泵站的泵装置水力特性、泵机组动力学特性.运用最小二乘曲面拟合方法仿真模拟r水泵特性曲线,并将水泵瞬态扬程分解为稳态扬程和惯性水头扬程,相应的水阻力力矩、推力轴承摩擦力矩也分解为稳态力矩和惯性水头引起的附加力矩,建立贯流泵站启动过渡过程计算的有限差分非线性方程组.采用牛顿-莱福森(Newton-Raphson)迭代法对方程组进行求解.利用该数学模型对实际工程中的某大型贯流泵机组启动过渡过程进行了仿真计算.     

内置螺旋转子管式光生物反应器的流动特性数值模拟

提出了在管式光生物反应器（T-PBR）内置螺旋转子以优化其性能的方法。采用两相流模型模拟其流动特性,对内置两叶片螺旋转子、内置低流阻螺旋转子与无内置螺旋转子在旋流数、液相体积传质系数、截面速度云图、液体速度分量及气体速度分量等方面进行模拟比较。结果表明,内置螺旋转子可以增强管内旋流流动,提升气液两相间的传质效率,改善T-PBR的混合性能。最后比较了不同导程两叶片螺旋转子对T-PBR混合-传质性能的影响。     

泵站枢纽三维湍流数值模拟研究

采用雷诺平均纳维斯托克斯方程(RANS)和标准κ-ε湍流模型,运用SIMPLEC算法,对无锡市仙蠡桥泵站枢纽6种运行组合工况进行了三维数值模拟,预测了回流区及旋涡发生的位置和形态,计算得出了泵站枢纽流速分布规律以及泵站出水河道与京杭大运河交汇处的最大横向流速,计算结果与水工模型试验结果吻合.该研究不仅为仙蠡桥泵站枢纽优化设计、合理布局提供了理论指导,而且研究方法可应用于其他泵站枢纽水流流态数值模拟.     

泵站箱涵式出水流道三维湍流数值模拟

采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RAN S)和标准k-ε湍流模型,运用SIMPLEC算法,数值模拟了箱涵式出水流道5种不同喇叭管悬空高度流道内流场,预测了旋涡发生位置和形态,分析了流道纵、横向剖面、喇叭口及出水柱状面上速度分布规律.数值计算得到各方案的流道摩阻系数,并与试验结果进行比较,提出了箱涵式出水流道优化设计方法.     

大型泵站双向进水流道三维紊流数值模拟

结合太湖治理工程中魏村枢纽的大型排灌泵站双向进水流道设计,采用雷诺平均纳维一斯托克斯方程(RANS)和标准κ～ε湍流模型,运用SIMPLEC算法,模拟了双向进水流道在加设导水锥和未设导水锥时的三维流场,预测了旋涡的发生位置和形态．结果表明：未加导水锥时,喇叭口下有奇点,会产生附底旋涡,加设导水锥可以消除;加设导水锥后泵进口流速分布比未加导水锥时均匀;两方案的流道盲端死水区均存在对称旋涡．该研究有助于双向进水流道的水力优化设计。     

四流T型中间包控流装置优化的数值模拟

应用流场计算软件PHOENICS对某厂四流T型中间包流场进行了数值模拟,分析比较了不同控流装置下钢液流动的速度矢量图和流线图。通过模型研究,确定了合理的中间包控流装置为“V”型导流墙和冲击盆组合模式。     

微重力下气液分离特性的数值模拟

微重力下离心式气液分离技术以分离环境不受重力条件的影响而广泛应用于航天器流体技术、环境控制与生命保障系统等领域.本文对微重力工况下离心式气液分离特性进行了数值模拟研究,通过正交实验法分析在转速、入口速度、含气量、黏度、温度综合作用时,各因素影响的主次关系.结果表明,转速、含气量、温度、黏度对分离效率的影响比较明显,且随转速、含气量、温度的增加,分离效率逐渐增加,而随黏度的增加分离效率逐渐降低,入口速度对分离效率的影响较小,这与美国地面实验的趋势大致相同,分离效率在92％～94％范围内.研究结果可为我国空间站环控生保技术采用蒸汽压缩蒸馏方法进行尿液分离的进一步研究提供基础数据.     

海水淡化装置水流特性的三维数值模拟

运用计算流体力学方法,对多级闪发式海水淡化装置第一级的流动进行了三维数值模拟,分析了闪发室内的水流特性,并将有阻流板的与无阻流板的计算结果进行了比较,数值模拟结果表明,闪发室内存在着大尺度的环流和旋涡,且主导着闪发室内的流态,对闪发效率产生重要影响;阻流板确能很大地改变整个闪发室的水流特性,但目前的阻流板设置方式对提高闪发效率是不利的．     

旁通式烟气循环流化床脱硫特性的数值模拟

应用标准k-ε模型、DPM模型和物质输运与化学反应模型模拟了烟气循环流化床内的两相流动及脱硫反应,模拟结果和实验数据吻合较好。模拟研究了2种脱硫塔的脱硫效率和流动阻力,并进一步研究了入口SO2浓度对旁通式脱硫塔脱硫效率的影响。结果表明：旁通式脱硫塔的脱硫效率和阻力特性要优于无旁路脱硫塔;旁通式脱硫塔的脱硫效率随入口SO2浓度的增加而降低;脱硫塔内湿度增加时,脱硫效率增加。