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.     

泵及泵装置原型与模型特性参数换算方法

为探求泵及泵装置原型与模型特性参数换算方法,根据流体动力学和相似理论的基本原理,阐述了泵及泵装置相似准则,分析了原型与模型泵及泵装置水力模拟、机械约束、几何相似的近似性成因.据水力效率基本定义,推导表达了基于全部水力损失仅有摩擦水力损失假设下的泵及泵装置效率换算公式,以及考虑形状阻力损失和冲击旋涡损失的综合权重系数表达的水力效率换算公式.从理论上建立了模型泵及泵装置效率的数学模型,提出从模型试验特性中分离出各分项效率的方法;基于相似理论,建立了泵及泵装置各分项效率相似换算的数学表达.该方法为泵及泵装置原型与模型特性参数换算的深入研究提供了参考依据.     

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。     

往复泵装置水力特性的仿真研究

为了得到安装空气室后工作缸的压力特性和管道的流量特性,根据往复泵非定常流动特点和空气室调节流量原理,建立了泵装置水力特性的仿真数学模型,用数值逼近法求二阶非线性方程组中压力解,提出了迭代计算中的收敛方法并利用计算机进行仿真实验.结果表明,泵启动后一段时间内,排液过程压力和流量曲线会呈现波动性,先突然升高至最大值,然后逐渐衰减并稳定在平均值,波动周期大于2π,吸液过程压力有可能先降低至最低值然后回升,波动幅值取决于泵转速n和空气室气体初始容积Vk0.压力和流量特性除有波动性外,还具有脉动性,其周期≤2π,由工作缸数决定,幅值大小也取决于n和Vk0.     

带长出水管模型泵装置特性试验方法

结合湖北夹河沟泵站带长出水管的泵装置特性试验研究，提出了将模型设计成模拟进水流道及部分出水管的泵装置和模拟全部出水管不带泵的水工模型装置，并通过两装置性能的合成分析，得出泵装置特性的试验方法，同时还利用水工模型装置对虹吸出水管中的虹吸形成过程进行了观察研究．研究成果不仅为夹河沟泵站技术改造提供了必要的依据，且对同类带长出水管的泵装置模型试验有参考价值．     

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.     

蓄水装置水力特性对水质的影响

生活饮用水在蓄贮过程中,造成二次污染,使水的品质下降。通过分析蓄水装置水力特性对水质影响的变化规律,指出水池(箱)的水力特性是影响水质的主要因素之一。提出完全混合式水池(箱; 最大水力停留时间为 12 h。在水池(箱)中保持一定流动状态是防污染蓄水装置设计的基本技术条件。从而为设计与开发防治二次污染的蓄水装置及蓄水装置的运行和管理,在水力特性方面提供可靠的依据。     

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。     

基于辅助线的螺旋离心泵叶轮的水力设计方法改进

基于一元理论的设计方法,类比普通离心泵的设计方法对螺旋离心泵叶轮进行水力设计,通过实例详细介绍设计过程,绘制轴面投影图、轴面截线图及叶片剪裁图等.通过对采用传统方法进行的轴面流线分点所出现的一些问题进行分析,提出离心泵叶轮水力设计的改进方法.改进后的方法解决了流线剪裁图上进口边难以确定以及螺旋离心泵叶轮离心部分轮缘处流线走势不易表现等问题.     

液压ABS回油泵的控制策略及其对制动特性的影响

针对液压防抱死制动系统(anti-lockbrakingsystem,ABS)开发过程中遇到的车轮抱死?踏板舒适性不良等实际问题,重点研究液压ABS回油泵的控制策略及其对制动性能的影响?建立了回油泵流量数学模型,轮缸数学模型,并验证了模型的正确性?在AMESim中建立液压系统模型,通过设计仿真实验,对回油泵的开启时间和转速对ABS系统的影响进行了分析,得出了在进入ABS控制时,回油泵首先应保持低速运转,以克服静态摩擦和减小自身惯量,减压时,再加快转速和首次保压时低速开启的启动方式的结论,最后得出了回油泵的控制策略,通过实验对控制策略进行了验证?结果表明,在所提出的控制策略下取得了良好的控制效果,并能有效地抑制主缸的压力波动,改善驾乘舒适性能?     

基于分离涡模拟的核主泵水力性能非定常特性分析

为了研究核主泵在设计工况下水力性能的非定常变化特征,基于DDES湍流模型,对某型号核主泵进行全流场非定常数值计算,并结合Q准则捕捉的旋涡结构进行非定常特性分析.结果表明:在一个旋转周期内,受动静干涉作用,泵的瞬态外特性整体上具有不规律的周期性变化特征;叶轮与导叶流道内的旋涡结构会呈现出周期性分裂、融合的非定常现象,而压...     

叶片倾斜对微型泵水力性能的影响

微型泵由于尺寸小,通常存在效率偏低的问题。该文针对常用于微型泵的半开式叶轮,探讨叶片倾斜对微型泵性能的影响。在实验中使用了两个外径36mm、具有相同叶片翼型的半开式离心叶轮,在转速11000r.min-1(对应Re=3.72×105)下测试了叶轮的水力性能。对两个叶轮都进行了数值模拟。与实验结果相比,数值计算结果很好地预测了最优效率点附近的泵性能。结果表明:微型叶轮的叶片朝压力面方向倾斜适当的角度可以提高微型泵的水力性能;叶片倾斜抑制了压力面附近的二次流动,有助于改善微型泵的水力性能。     

黑箱系统的一种简便自适应预测控制策略

采用一种输入输出增量式一元线性回归模型作为黑箱系统的预测模型,应用投影算法估计模型参数.该模型将对象输出增量分解为2个分量:一个为非零控制增量作用下的强制分量,另一个为控制增量为零时的自由分量,是一种非齐次时变线性模型.此外,应用广义预测控制理论,提出了一种基于该模型的自适应多步预测控制策略,导出了基于该模型的多步最优预测算式和最优控制律.该控制策略不仅具有广义预测控制的强自适应能力和强鲁棒性,且模型参数少,算法简单,适用于黑箱系统的控制.仿真结果表明该控制策略是有效的.     

一种基于骨架的水泵性能曲线复原方法

考虑到编制水泵装置选型及优化方面软件须将大量复杂的水泵综合性能曲线图片数字化后输入计算机,提出了"扫描—细化—取样—拟合"的复原方法,较好地解决了扫描图片线条较粗影响精度、人工取样费时费力的问题.该方法在"水泵优化与选型"软件中得到成功应用.     

黑启动中水轮发电机自励磁暂态过程的仿真

对黑启动初期由水轮发电机对空载长线路充电过程中,发电机产生自励磁的物理过程进行了分析,同时通过建立仿真模型,在使用状态空间法判断机组自励磁情况的基础上,对其暂态过程进行仿真分析.仿真结果可以为运行人员提供直观的认识,从而采取措施抑制自励磁的发生,确保黑启动的成功进行.     

液环泵作真空泵与压缩机工况下的内流场及外特性分析

采用数值模拟和实验相结合的方法,对2BE型液环泵在真空泵与压缩机工况下的内流场及外特性进行对比分析.结果表明:相同的进出口压比时,压缩机体积流量小于真空泵体积流量,体积流量比和效率比均随着压比的增大而逐渐下降;真空泵和压缩机工况下内部的相态场、速度场和压力场分布规律基本一致;压缩机工况下的排气区和过渡区叶轮内旋涡二次流明显要强于真空泵工况下的,相同压比变化时压缩机工况下排气区内壁压力显著增大;液环泵壳体内壁压力的频域特性沿圆周方向存在明显的分区特征;真空泵工况下的各阶主频特性与压缩机工况下的完全一致;在各压比下,压缩机工况的泵壳体内壁压力脉动幅值整体大于真空泵工况的,随着压比的增大,压缩机工况下的排气区和过渡区壳体内壁压力脉动幅值明显增大.     

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%。     

液压电机泵中浸油电机的负载效应

提出一种电机内嵌叶片泵的液压电机泵结构,液压叶片泵的泵芯插装在电机转子的内部空间,电机转子内部还设置一个孔板离心泵以增强叶片泵的吸油能力,利用电机内部的油流对电机进行冷却,具有结构紧凑、噪声低、效率较高、无外泄漏等优点.由于液压油具有黏性且电机气隙较小,工作时气隙油膜受到剪切作用会产生负载效应,采用环形缝隙黏性流动模型和电磁场有限元分析方法,对电机气隙及油液黏度对电机泵效率的影响进行解析.研究结果表明,气隙适当增大时,可以提高电机泵的效率,有利于电机和液压泵的集成.