低扬程水泵装置水力特性参数换算研究综述

通过对低扬程泵装置水力特性参数换算方法及性能预测的机理进行理论分析研究,建立低扬程泵装置水力特性参数换算方法及性能预测本构模型.根据泵内机械摩擦损失、水力摩擦损失、非设计工况“撞击损失”、泵内泄漏损失、不同结构型式进出水流道水力损失机理,建立各分部效率乘积形式的水泵总效率表达式;通过与各种损失性质相关的分部效率计算系数的换算实现泵分部效率及总效率的换算.用计算流体动力学从理论上计算出泵装置内各部分损失与流道型式、雷诺数、比转数、过流部件粗糙度之间的关系,为效率换算及性能预测提供依据.     

浅析离心泵设计方法

离心泵是利用叶轮旋转而使水发生离心运动来工作的.本文对离心泵基本参数和参数带好进行说明,对过流部件主要几何参数的水力设计计算从叶轮主要几何参数设计要点、泵体主要几何参数设计要点以及泵体积叶轮的匹配性进行分析,其次对设计的关键点进行分析.     

船舶喷水推进泵设计的若干问题

本文针对船舶喷水推进泵的特点,阐述了推进泵设计参数的计算、选择方法。并对推进泵,特别是高速船舶推进泵型式的选择、水力设计及材料选择的若干问题进行了讨论和分析。     

JW200-100-315型离心泵诱导轮设计

为了提高设计精度及效率,缩短设计周期,在AutoCAD 2008平台上,成功开发了诱导轮水力设计的参数化CAD软件,并结合2维水力设计软件产生的数据,在Pro/E平台上成功开发了诱导轮3维造型软件.运用所开发的软件,进行了诱导轮设计,并对泵及诱导轮的气蚀性能进行了定常数值计算,得到了气蚀发生时泵及诱导轮内部气液两相分布规律,对临界气蚀余量下泵叶轮及诱导轮叶片表面的压力分布进行了分析,并对不同气蚀余量下泵叶轮以及诱导轮内部的空泡分布规律进行了探讨.试验验证表明：加装诱导轮后泵气蚀余量小于0.55m,满足设计要求.     

上翻式与侧翻式拍门动作过程中的水力损失系数研究

文章通过选取某泵站实际参数在SolidWorks建模软件中对泵系统各过流部件进行3D实体建模,再导入ANSYS中,选取泵系统过流部件内的流体为研究对象,利用Fluent模拟正常运行工况下的拍门不同开启角度对应的流态。结果得出:2种拍门水力损失系数ξ均随开启角度的增加而减少,变化幅度趋于平缓;同样处于最大开启角度时,侧翻式拍门的出水流态比上翻式更优秀,水力损失更少。在进行侧翻式拍门相关的选型设计时,可参照该文得出的经验公式对水力损失系数作相应调整以优化整体设计。     

基于黑箱法的泵装置水力特性换算

针对低扬程泵站水力损失占总装置扬程比例较大、低扬程大型泵站原模型效率用传统换算方法会引起较大误差的问题,通过对泵装置中各种水力损失及影响低扬程水泵装置效率的主要因素进行理论分析,研究了根据泵段及泵装置模型试验所得到的水力特性,由泵段模型水力特性换算得原型泵段性能曲线,提出了用黑箱法求出原型泵装置水力特性的新方法.实测数据验证表明,采用黑箱法进行原模型泵装置效率换算,可提高换算精度,满足工程要求.     

轴流式血泵内部流场和生物相容性的数值分析

设计了一种新型磁悬浮轴流血泵，使用圆锥型磁轴承以避免由动静部件接触摩擦引起的血栓问题，其结构小巧紧凑并利于磁悬浮的实现．利用数值方法对血泵内的流场进行了模拟，加装出口导叶以改善血泵内部流场，得到了血泵的水力性能曲线及泵内压强、壁面切应力的分布．验证了转子和泵壳间的狭缝中存在与主流方向相反的逆向稳定冲刷流动，避免了狭缝内流动停滞，减少了血栓形成几率．给出了一种利用数值方法计算溶血指标的方法，并通过溶血指标的计算评价了血泵内的溶血程度，发现雷诺切应力是导致溶血的主要原因．     

反排式射流泵排液技术在油田测井中的应用

长期以来,射流泵以正排方式进行试油和排液在油田测井中得到了广泛应用,但也存在诸多的缺陷,影响了测井的顺利开展.通过对泵芯的改造设计出的反排式射流泵可以有效解决这些问题,提高测井的成功率.本文着重分析反排式射流泵技术.优越性和排液关井技术,并就这一技术的应用实践进行了探讨.     

竖井型线演变及对泵装置水力性能的影响分析

为研究系列竖井型线的演变规律及其对贯流泵装置内流机理及运行稳定性的影响,在归纳分析竖井型线演变的基础上采用一维水力设计方法设计了4种型体的竖井流道.基于ANSYS CFX对4种不同竖井型体的贯流泵装置进行了三维湍流场的数值计算,定量分析了4种竖井流道的水力性能.引入无因次动量参数分析法对比分析了各竖井流道对泵装置运行稳定性的影响,流量系数K Q在0.317—0.634范围内各方案的泵装置动量参数均随流量系数增大而减小,4种竖井流道对泵装置运行稳定性的影响差异性很小.提出了泵装置多工况性能加权评价指标(M.P.I)定量分析了不同竖井流道对多工况运行时泵装置综合水力性能的影响,该方法可用于不同泵装置水力性能的分析及泵装置方案的优选.为验证数值计算的准确性和可靠性,对泵装置进行了物理模型试验,对比分析结果表明,数值计算的结果是可信的.     

轴流式潜水泵的水力设计

通过对几台轴流式潜水泵的设计过程进行总结,提出了适用于这类泵的吸入流道结构型式、轴面速度分布和环量分布等与水力设计有关的几个问题的处理方法.     

离心泵空蚀湍流的非定常数值模拟

为了研究离心泵内部的空蚀流动,结合Fluent软件中的空蚀模型和混合流体两相流模型,对离心泵流道内的三维湍流空蚀流场进行非定常数值模拟.根据模拟计算结果的液相和空泡相流动特征,预测离心泵在设计工况下运行时流道内空蚀发生的位置和程度;通过分析空蚀发生过程中叶片上的压力分布,揭示出离心泵流道内空蚀流场的内在特性,并可对泵的性能进行预估.     

海水淡化轴向柱塞泵的虚拟样机技术研究

为了研制反渗透海水淡化用高压轴向柱塞泵,采用虚拟样机技术对其机械动力学和压力流量特性进行了预测.泵的三维几何模型基于结构设计得到：通过施加运动学约束和对关键零件进行进行柔性化处理建立了泵的机械模型;通过对泵内动态压力和流量分析得到了泵的流体模型;联合机械模型与流体模型建立了泵的虚拟样机模型.通过运行泵虚拟样机模型获得了主要零件的运动学和动力学规律、泵出口的动态流量和压力规律及关键零件的动态等效应力等数据,仿真结果表明：泵的主要性能达到了设计要求,关键零件具有较大的强度裕度,可以在更高的压力等级下运行.     

高压锅炉给水泵内部流动特征数值仿真

为了在性能试验前预测高压锅炉给水泵的水力性能,在并行计算机系统上应用计算流体动力学（CFD）技术,实现了高压锅炉给水泵整机三维流场数值仿真,计算采用雷诺时均N-S方程以及RNGκ-ε湍流模型．仿真和性能预测结果表明,部分过流部件内部出现局部强烈的漩涡运动,堵塞了流道面积,导致局部流动损耗增加．所以泵的初始模型的扬程、轴功率和效率未达到设计要求,研究结果可以指导部分过流部件结构优化设计,从而改善高压锅炉给水泵的水力性能．     

Life prediction and test period optimization research based on small sample reliability test of hydraulic pumps

Hydraulic pumps belong to reliable long-life hydraulic components.The reliability evaluation includes characters such as long test period,high cost,and high power loss and so on.Based on the principle of energy-saving and power recovery,a small sample hydraulic pump reliability test rig is built,and the service life of hydraulic pump is predicted,and then the sampling period of reliability test is optimized.On the basis of considering the performance degradation mechanism of hydraulic pump,the feature information of degradation distribution of hydraulic pump volumetric efficiency during the test is collected,so an optimal degradation path model of feature information is selected from the aspect of fitting accuracy,and pseudo life data are obtained.Then a small sample reliability test of period constrained optimization search strategy for hydraulic pump is constructed to solve the optimization problem of the test sampling period and tightening end threshold,and it is verified that the accuracy of the minimum sampling period by the non-parametric hypothes is tested.Simulation result shows it could possess instructional significance and referenced value for hydraulic pump reliability life evaluation and the test' s research and design.     

一种双吸式血液泵水力设计

为了更好地满足体外循环装置和人工心脏的运行要求,该文采用RANS方法和SSTk-ω湍流模型对一种双吸式血液泵进行了三维定常湍流计算;在详细分析血液泵内部流动特征的基础上,对泵的水力部件如叶轮及压水室进行了设计优化,并探讨了各种设计对血液泵主要运行参数的影响。结果表明:压水室隔舌附近的流道容易出现较大的局部壁面剪切应力,是泵内血细胞容易受到损伤的危险区域;适当增大压水室断面面积有利于提高泵的水力效率;选择较大的叶片出口安放角时血液泵可获得较高的扬程,但采用径向叶片叶轮(出口叶片安放角为90°)时须设法控制流动扩散及其对泵性能的影响;所设计叶轮的平均壁面剪切应力为20～26 Pa,小于损伤血细胞的临界值。     

液压振动泵的理论分析与设计参数的确定

目前,延长油矿使用的采油机械基奉上是游梁式抽油机,在油田特定的生产条件下,此种设备的泵效和利用率均较低,一次性投资大,管理维修十分困难,远不能适应油田快速发展的需要,为此,经过近10年来的不断探索研究,液压振动泵这一适应油田发展需要的新型采油设备得到了不断地改进和完善,并完成了设计.液压振动泵是一种利用油管内不可压缩的液体柱传递地面设备的动力,使井下泵体内的柱塞和支承弹簧维持不断地振动,从而把井中的原油或水提升到地面的无杆抽油装置.由于该装置固有的特点,因而其体积小,重量轻,优于同级有杆抽油机系统,很适合油田的需要.本文根据振动原理,详细介绍了该装置的组成和理论分析,所得公式为该装置设计参数的确定提供了理论依据.     

Operation control strategy of series-parallel hydraulic hybrid vehicle

A series-parallel hydraulic hybrid system applied to public buses is put torwaro, ano parameters of key components are analyzed and determined. Energy management strategy based on logic thresh- old is designed which is aimed at efficient operation of the overall system considering the operational characteristic of the components and taking the curves of engine, hydraulic pump/motor and hydrau- lic pump as the main design basis; regenerative control strategy which makes regenerative brake sys- tem and frictional brake system work harmoniously is designed to raise recovery rate of regenerative brake energy. System dynamic modeling and simulation results show that the energy control strategy designed here is able to adapt system to changes of working condition and switch the operating mode reasonably. The regenerative braking control strategy is effective in raising the utilization of energy and improving fuel economy.     

泵水力设计方法的研究现状

泵是流体输送系统的核心动力源,开展泵优化设计、实现节能降耗一直是流体机械领域的研究热点。文章回顾了基于一元、二元、三元流动理论进行水力设计的各种方法,总结了各个水力设计方法的优缺点;概括了近年来在叶轮、导叶、蜗壳水力设计方面的研究热点和主流方法,为今后泵设计方法的发展奠定了基础。以数值模拟结合三元流动理论和优化算法的设计方法已成为当前开展泵水力设计的主流手段,可以预期,随着计算机计算能力的进一步提高和优化算法的快速发展,泵的水力设计水平将会有大幅度提升并会促进泵行业的整体技术进步。     

基于组合优化策略的离心泵叶轮优化设计

为了缩短水力机械的水力设计周期和提高设计效率,提出了一种水力机械全三维的优化设计体系,实现了叶片参数化设计、网格划分、CFD计算和后处理的过程全自动集成。采用了遗传算法(GA)全局探索、响应面(RSM)近似建模和二次序列规划方法(SQP)局部寻优的二阶组合优化策略,达到了高效优化设计水力机械叶轮的目的。利用该优化设计平台,以离心泵叶轮水力效率最大化为目标函数,以影响叶片形状的多个几何参数为设计变量,对离心泵叶轮进行了优化设计。优化设计后叶轮水力效率由原来的89.8%提高到92.4%。     

某型号汽车起重机发动机高速空载状态热特性分析

为解决某型号汽车起重机散热效果差的问题,研究其液压系统原理,根据主要元件的产热与散热特性,建立了液压系统的热平衡数学模型;基于AMESim软件建立了汽车起重机在发动机高速空载状态下的热液压系统仿真模型,并通过实验对比散热器进出口的温度验证了仿真模型的准确性;分析了发动机高速空载工况下4个泵的压力损失特性.结果表明：2号泵能量损失最大,约38%,由多路阀和中心回转体的能量损失而产生的热量是液压系统的主要产热源;3号泵和4号泵的回油产热也较大,且由于原始设计中回油没有经过冷却处理,导致汽车起重机液压系统整体的散热效果较差.通过将回转系统和控制系统的回油引入散热器,改进后的多路阀各口出口温度降低,油箱的出口温度也明显降低,提高了液压系统的散热效果,改进合理有效,为今后改进汽车起重机液压系统的热管理控制策略提供了指导.