多级离心泵叶轮与导叶水力性能优化研究

为提高多级离心泵的水力效率,借助于FLUENT软件,对多级泵叶轮和径向导叶不同组合、不同工况下的内外水力性能进行了研究.结果表明:叶片进口边扭曲度高的叶轮具有较高的效率;泵的效率和扬程随导叶和叶轮配合间隙的增大而降低;在变流量工作时,叶轮与导叶水力性能的最优匹配关系可能随流量的变化而发生改变;转速对叶轮和导叶匹配性能影响极小.叶轮和导叶内部流场分析表明:叶轮和导叶内部的涡流是降低泵水力效率的主要因素,提出适当增加叶片进口扭曲度、减小叶轮和导叶间隙,从而减弱内部旋涡是多级离心泵水力性能优化的方向之一.由试验结果可见:多级泵外特性的模拟结果与试验结果误差在10％以内.     

基于正交设计法的潜水泵空间导叶水力优化

运用正交设计法,对井用潜水泵空间导叶进行优化设计,选取潜水泵空间导叶的进口宽度、导叶叶片轴向长度及导叶叶片出口边与导叶场域出口轴向距离,以扬程、效率及轴功率作为评价指标,基于正交设计法设计了9组方案.通过数值计算及极差分析结果表明:导叶叶片轴向长度对潜水泵扬程和轴功率影响显著,导叶进口宽度对潜水泵效率变化较为敏感,保证一定的导叶叶片与导叶场域出口距离能改善潜水泵性能.基于多目标优化设计,可以确定本次研究的最佳方案组合为空间导叶进口宽度25 mm、导叶叶片轴向长度101 mm及导叶叶片出口边与导叶场域出口轴向距离20 mm.通过分析前三级叶轮效率、导叶出口静压及流线分布图看出,优异的空间导叶设计使导叶内部流体状态较好,保证叶轮效率维持较高水平,同时泵内流体保持较好的流动稳定性.     

离心泵导叶扩散段内湍流计算

采用三维贴体坐标计算了多级离心泵导叶中的湍流流场,其雷诺数Re=2.59×10~5.所采用的数值方法是目前计算流体领域中较新颖的分块隐式有限差分方法,将直角坐标推广为湍流计算,湍流计算模型为标准的K—e模型.精确地模拟出了泵导叶中的高雷诺数湍流速度及压力场.其结果与实验值基本吻合.     

空间导叶的计算机辅助设计

本文根据一元流动理论对空间导叶进行电子计算机的辅助设计,主要内容包括:轴面图及流道检查、分流道和扭曲三角形法叶片绘型。     

新型手摇离心泵

为了节约能源,适应农村多种生产责任制的需要,四川省荣县水泵厂在有关单位的指导下,研制成功一种人力手摇离心式水泵。经性能测试和用户在田间进行抽水作业,效果良好。使用时,将泵体紧固在普通木凳上,接上进、出水管即可抽水。这种手摇泵可作为山区、丘陵和平坝农田中、小面积的排灌、提取井水。     

抽水蓄能电站导叶关闭规律的优化

为了改善抽水蓄能电站的传统两段导叶关闭规律优化效率较低的缺陷,对一种先延时再直线关闭的特殊关闭规律进行了研究。采用延时直线关闭规律和两段关闭规律对不同转轮特性、不同额定水头的抽水蓄能电站进行了过渡过程仿真计算并对结果加以比较。延时直线关闭规律能显著地降低最大水击升值和机组转速升值,并且仅有两个控制变量,因而易于优化。在其延时段,可利用可逆机组甩负荷后转速上升和机组流量相互抑制的特点而提高关闭规律的优化效率。     

深井离心泵的回归分析与数值模拟

选择了叶轮叶片出口安放角、叶片进口冲角、叶轮出口宽度及导叶进口宽度这4个几何因素,按中心组合试验方法,设计了30组方案．通过FLUENT软件,对冲压井泵的全流场进行数值模拟,获得了额定工况下30组方案的效率．采用四元二次回归方程拟合四因素与效率值之间的函数关系,通过求解回归方程以寻求最优几何参数组合．利用DesignExpert6．0．5软件对回归模型进行分析,得到二次回归响应面图．由图中发现：在给定的范围内,叶轮出口宽度对效率的影响最为显著,表现为等值线最密;导叶进口宽度与叶轮叶片出口安放角次之;叶轮叶片进口冲角对效率的影响最小,表现不显著．通过样机试制及试验,发现在设计工况下采用两级全流场的数值模拟值与试验值相当接近,误差在2％以内,验证了数值模计算的可行性．     

微水头灯泡贯流式水轮机支撑及导叶联合设计

为了研究在1m左右的微水头的工况下,不同导流结构对灯泡贯流式水轮机内部流态及能量特性产生的影响,通过数值模拟方法,对无活动导叶的原方案进行优化,结合两种不同的支撑及两种不同宽度导叶下共六种不同方案的水轮机进行内部流场分析及性能研究.结果表明:水轮机增加导叶后,使水流在进入转轮前产生环量,但也增大了转轮前流道的水头损失;宽导叶导流后水流的切向速度及动量矩最大,但在圆周方向水流分布不均匀;窄导叶对水流的影响小于宽导叶;弯曲型支撑则将支撑和窄导叶结合起来,也结合了两者的优点,结构简单,转轮前水头损失较小,转轮进出口动量矩不是最大的,但水流对转轮的作用力矩最大,效率提高了5.8%,达82.7%,叶片表面压力变化梯度较小,空化性能良好.     

水轮机固定导叶与活动导叶的相互影响

本文通过对在专门研制的环盘式双列叶栅实验装置上所进行的固定导叶与活动导叶实验的分析,认为水轮机的固定导叶与活动导叶圆周方向的相互位置对导叶区域水流的特性和水力损失影响较大,指出了对称型和正曲率型活动导叶与固定导叶的最佳相对安放位置和流场的不同特性;建立了水轮机设计时确定固定导叶与活动导叶相对安放位置的经验公式;并分析了高水头低比转速水轮机导叶汽蚀破坏的主要水力原因。     

离心泵新型轴向力平衡装置动态轴向力计算及设计方法

采用动静环内半径不变加大其外半径的方法,对轴向间隙为0.1~1.0mm时其内的液体压力分布、泄漏量、动环上轴向力进行了数值计算及分析.结果表明:轴向间隙液体压力沿半径方向逐渐增大,其关系曲线是斜直线,但动静环外半径与内半径比值和轴向间隙大小对其斜率有明显影响;在相同的动静环的外半径与内半径的比值时,隙径比增大,泄漏量系数具有先急剧增大然后趋于平坦的变化规律,而轴向力系数具有先急剧减少然后趋于平坦的变化规律.从控制轴向力减少液体泄漏量的角度,提出了过渡区隙径比可作为轴向间隙设计的理论依据.对平衡腔内不安装平衡装置时平衡腔液体压力进行了测试,对比分析了平衡装置减少轴向力的效果.     

新型空间调制微型傅里叶变换光谱仪

简述了光谱仪的微型化发展趋势。介绍了一种基于多级微反射镜的微型傅里叶变换光谱仪,其调制方式为空间调制。介绍了其结构设计及工作原理,并分别介绍了光源、多级微反射镜等相关元器件。     

高扬程深井离心泵的正交试验与优化设计

为了研制高扬程、高效率的深井离心泵,以100QJ10型深井离心泵为例,按照L9(34)正交表,选取了叶轮出口安放角、叶轮出口宽度、后盖板直径等因素,每个因素取3个水平,设计出了9个叶轮.通过Fluent提供的标准k-ε湍流模型、SIMPLEC算法、二阶迎风方程,对包含叶轮、导叶在内的2级深井离心泵的全流场进行了数值模拟...     

抽水蓄能机组导叶关闭策略优化方法研究

为了解决水电站大波动过渡过程运行安全问题,综合考虑蜗壳水击压力极值和转速上升极值两个目标,建立了抽水蓄能机组导叶关闭策略多目标优化模型,提出了基于改进多目标引力搜索算法(IMOGSA)的抽水蓄能机组导叶关闭策略优化方法.利用该方法得到包含蜗壳水击压力极值和转速上升峰值的帕累托非劣解集,采用模糊满意度评价法在帕累托非劣解集中选出兼容性最好的解,并与多目标粒子群算法进行对比,结果表明利用IMOGSA优选的导叶关闭策略能有效提高对抽水蓄能机组水泵断电工况的控制水平.     

离心泵“机辅设计”中的优化技术

本文介绍离心泵“机辅设计”中的机械优化设计技术,阐述该优化设计的数学模型的建立方法,简述所采用的优化方法,并对优化结果作了分析。所采用的优化程序能在CCS-300微机上运行。只要输入相应的原始参数,计算机便能自动选择设计离心泵所需的一组较优的设计参数。这为离心泵“机辅设计”的下一步设计工作提供了较好的依据。采用这种优化技术,可以缩短离心泵设计周期,提高设计质量。该优化技术也可推广应用于其它类似的泵类设计,为计算机自动选择较优设计参数,提供了一种较为实用的优化设计方法。     

含沙水流中水轮机导叶的设计研究

依奇点分布法和前人分析实验得到的含沙水流中固体颗粒的受力分析结果,利用相对阻塞和相对抽吸的观点对含沙水流中水轮机导叶进行设计。经模型试验表明,与传统方法设计的导叶相比,用本文提出的方法设计的导叶在含沙水流中运行时,水力效率高,耐磨蚀。     

贯流式斜向空间导叶全三维密合设计

为实现贯流式机组斜向空间导叶的密合设计,提出了一种基于最优化技术的设计方法。利用全三维反问题模型设计导叶叶型,保证它具有良好的绕流性能,并为转轮提供必需的环量。以出口边和进口边附近叶片表面上的准正交网格线构成密合基线为目标,采用单纯形加速法控制速度矩参数的变化,使得叶型逐步满足密合要求。导叶和桨叶进行联合数值模拟,结果表明,设计的导叶绕流水力损失小,并且设计计算具有足够的精度。     

离心泵常见操作及训练装置设计

文章从化工生产中离心泵常需进行的操作（开、停车操作,无扰动切换操作,串并联操作,流量调节与控制,两泵切换操作）出发,阐述了这些常规操作的目的和方法。在此基础上设计一套能进行以上操作训练的实训装置,说明了装置的组成和设计方法。     

离心泵叶片形状的优化

在采用射流－尾迹模型进行三维流动分析和性能测试的基础上，建立了以效率为目标函数，以进口冲角和叶片安放角分布系数等参数为设计变量的离心泵叶片形状优化模型，应用数学规划的方法寻求满足一定流量和扬程要求的最佳叶片形状。     

离心泵的计算机优化选型

利用计算机技术，模拟离心泵性能曲线，绘制其管路特性曲线，准确、合理地确定出工况点，从而解决了离心泵在生产上的难题。