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。     

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。     

砂比对20Cr钢冲蚀行为研究

本文利用自制的喷射式冲刷实验台,进行20Cr钢在液固两相流环境中的冲蚀实验研究,采用失重法分别对砂比进行了多组对比试重状态;结果表明:含砂量小于时,失重量逐渐增加,在25kg/m~3出现失重量的最大极值,此时石英砂撞击材料的表面几率明显增大,颗粒之间的相互碰撞作用也很小。随后随着含砂量增加,固相颗粒间的相互作用加强,失重量逐渐减小,逐渐达到一个稳定值。     

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.     

基于Particle模型固液两相流球阀流场的数值模拟

基于Particle模型和非均相模型,运用流场分析软件ANSYS-CFX对不同开度球阀内固液两相流流场进行数值模拟,液相采用标准的k-ε湍流模型,固体相颗粒设置为离散流体,采用离散相零方程模型。分析并得出了球阀中截面上固体颗粒浓度分布、固体颗粒表面速度、固体颗粒的速度流线图以及阀门内的压力分布,结果表明:进口段与阀芯的交界面处固体颗粒浓度较大,随着阀门开度的减小,交界面处的颗粒浓度变大;连通区域内,从阀芯进口部位到出口部位,表面速度基本上依次减小;阀门进口段流动较为平顺,基本无漩涡存在,在阀芯内形成漩涡,阀门出口段漩涡最为严重;在阀门的进口段内压力最大,阀芯内次之,出口段压力最低,并且局部出现负压。     

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。     

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．     

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。     

固相体积分数对螺旋离心泵内流场的影响

以某螺旋离心泵为研究对象,分析了在介质为固液两相时,初始固相体积分数沿内流场的分布变化规律和对螺旋离心泵内流场的影响.选用固液两相含沙水为介质,应用计算流体动力学软件Fluent,建立相对坐标系下的时均连续方程及Navier-Stocks方程进行数值模拟,得到螺旋离心泵内流场压力分布以及颗粒浓度分布.结果表明:螺旋离心泵内压力分布受介质固相体积分数的影响明显,而且影响到泵的扬程,体积分数过大会造成螺旋离心泵性能下降;体积分数过小,不能使螺旋离心泵在输送两相流时优势充分发挥,存在最优体积分数50%,使该泵在额定流量下扬程最高.     

基于流固耦合油气混输泵双端面机械密封的变形分析

为了研究油气混输泵双端面机械密封的性能,采用Pro/E软件建立了密封动环、静环三维几何模型,由FLUENT软件模拟获得的液膜压力作为动、静密封环的边界条件之一导入ANSYS Workbench进行单相流固耦合计算,在不同工况下对动、静密封环的应力和变形分布规律进行分析。结果表明双端面机械密封的最大变形和最大应力发生在动环与静环的端面接触位置,动环、静环和动静耦合端面上产生的变形量随含气率的增加而增大,但应力分布变化不大。所选用的双端面机械密封能够满足要求。     

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。     

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。     

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。     

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。     

双吸离心泵的性能分析及优化

针对国内某厂生产的双吸泵,利用CFD软件对其内部流畅进行数值模拟,依据一元理论对叶轮的水力设计进行检查.发现影响泵效率的原因是叶轮进口较强的漩涡,在不改变原叶轮设计的基础上提出切割叶片进口边的优化方案.方案实施后,效率点比原设计向大流量方向偏移,最高效率提高了5.61%,基本达到了优化的目的.