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。     

螺旋离心泵固液两相流中的叶轮磨损分析

螺旋离心泵运送固液两相流介质造成叶轮磨损的问题较复杂.以模型泵为研究对象建立三维模型,利用FLUENT软件对其内部三维流动进行固液两相流数值模拟分析,用清水试验验证数值模拟计算的合理性.分别计算了不同固相体积分数下叶轮工作面的速度分布以及固相浓度在叶轮中的分布,并根据两相流中固相体积分数与叶轮的相对速度分布分析了叶轮的磨损.数值模拟结果表明:在螺旋离心泵的离心段,相对速度与固相浓度达到较大值,该段易产生磨损.     

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。     

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.     

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。     

叶片进口几何参数对离心泵磨损规律的影响

基于Mixture多项流模型和标注k-ε湍流模型,壁面处设置成无滑移壁面条件,运用Fluent软件对某双吸离心泵的全流道进行固液两相流的数值模拟。分析了离心泵进口处的固体颗粒的体积分数、固体颗粒的直径对离心泵叶片进口磨损的影响,并且在原叶轮的基础上对叶轮进行改进。研究表明,在一定范围内,减小叶轮中间流线处进口安放角可以改善叶轮的抗磨损性能,并且改变叶轮进口安放角对离心泵的扬程、效率的影响不大;叶片进口工作面的磨损量大于相同位置叶片背面处的磨损量,且叶片进口的磨损量从前盖板至后盖板呈递减趋势;随着颗粒直径的增加,叶片进口工作面的磨损加剧而叶片进口背面处的磨损减轻。     

离心泵不同叶轮与隔舌径向间隙对泵压力脉动特性影响的研究

基于数值模拟技术,以比转速为63的单级单吸离心泵为研究对象,研究了在最佳工况Qopt、1.2Qopt和0.8Qopt下,叶轮与隔舌之间间隙的改变对泵压力脉动特性的影响。使用了3种方式改变这一间隙:改变压水室基圆直径D3,改变隔舌径向位置,以及压水室隔舌的切割与延伸。结果表明,叶轮和压水室受到的径向力和效率随D3增加而不断下降,但下降速度不同;改变0断面后会使泵的力脉动特性在不同工况出现不一致的变化;延伸与切割隔舌可改变压水室的过通性能,但都会使泵效率下降。     

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。     

中压甲铵泵内流场数值模拟分析

本文利用相似理论及速度系数法进行中压甲铵泵的水力设计,并利用Solidworks软件建立过流部件的三维模型,利用CFX流场分析软件对定常下的中压甲铵泵进行数值模拟分析,计算出泵的特性参数,判断离心泵设计的合理性;对非定常工况下中压甲铵泵内流场进行数值模拟,得到旋转周期内压力和扬程的变化规律以及非定常条件下的离心泵特性参数。     

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。     

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。     

颗粒密度对动静叶栅内流动特性的影响

基于大涡模拟方法和Mixture多相流模型,运用CFD软件对泵工况下动静叶栅内的固液两相非定常流场进行了数值计算,分析了不同颗粒密度下动静叶栅内固液两相流动特性及流道内涡结构的演化规律。结果表明,颗粒密度增加时,离心泵扬程和效率出现小范围的增加;动叶栅进口负压区面积逐渐增大,静叶栅出口处压力逐渐增大;叶轮流道内旋涡个数增多;叶轮进口固相体积分数增大,固体颗粒在叶轮进口聚集。动叶的强剪切和较大逆压梯度作用是动静叶栅内涡流产生和演化的主要因素。     

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。     

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。     

离心泵内空蚀流动的数值模拟

为了研究离心泵内部的空蚀流动,将一种完整空化模型和混合流体两相流模型相结合,应用于离心泵全流道内定常空蚀流动的数值模拟.根据模拟的结果,分别预测了离心泵在大流量、设计流量和小流量情况下运行时,流道内空蚀发生的部位和程度,重点考察了流量的变化对离心泵空蚀性能的影响,为离心泵在特定工况下运行时空蚀性能预测提供了理论依据.     

导叶式混流泵静态水阻分析

以某混流泵为研究对象,基于FLUENT软件,建立相对坐标系下的时均连续性方程及N—S方程,并采用RNGκ-ε模型、非结构四面体网格和SIMPLEC算法对该混流泵内部三维流动进行数值模拟,在分析网格无关性的基础上,得出流道内压力分布和速度分布规律,并得到在不同流量下,该混流泵总水阻和关键部位的水阻系数变化规律．研究发现,流量从800m3／h增大到1500m3／h时,其水阻系数基本保持不变,即对同一台泵,水阻系数只与泵几何参数有关,在不同工况下运行时,其水阻系数不变．     

水泵水轮机同步启动过程内部流场分析

为了研究水泵水轮机水轮机工况同步启动过程中的瞬态流动特性和能量转换机理,基于FLUENT动网格模型对模型水泵水轮机同步启动过程进行了三维全流道数值模拟。根据模拟结果,重点分析了活动导叶、转轮内部流场结构的演变过程。结果表明:水轮机启动过程大体可分为两个阶段,第一阶段导叶开度较小时,从活动导叶出来的高压水流在活动导叶与转轮之间的区域沿活动导叶形成的内环面作圆周运动,转轮以较小的角加速度缓慢加速;第二阶段当导叶开度足够大时,高压水流开始直接作用在叶片上,并且高压区面积不断增大转轮转速急剧增大。