离心泵流量突增过程瞬态流动研究

为研究离心泵流量突增过程所表现的外部瞬态水力特性及其内部流动机理,对离心泵在管路阀门突然开启条件下的特性进行数值模拟和实验研究。测试了不同稳定流量下的离心泵外特性和内流场,验证了稳态工况下的仿真结果。在稳态实验与仿真的基础上,利用分离涡模型(DES)对离心泵流量突增过程的流场进行了数值模拟研究。结果表明,流量突增的瞬态过程的流量-扬程曲线明显偏离稳态值,其主要原因是流量变化引起的流体加速效应及泵内的旋涡结构的不断演化。     

开敞式离心泵模型水力性能的研究

为研究用于特殊液压动力系统的开敞式离心泵的水力性能,设计了含方形压力舱的开敞式离心泵系统,对该离心泵进行了水力性能测试、内流场PIV测试,建立整个回路系统模型进行内部流动分析并预测性能。介绍了开敞式离心泵模型结构、试验装置、试验方法和数值模拟方法,内流和外特性的试验结果与数值模拟结果取得了较好的一致。研究结果表明,开敞式离心泵由于受到扩压腔和压力舱结构的限制,压力舱内流动损失明显,其性能明显低于普通蜗壳式离心泵,在有限的压力舱里提高开敞式离心泵性能的关键在于合理设计扩压腔和压力舱出口管结构。     

离心泵启动过程瞬态空化特性的试验研究

为分析离心泵在快速启动过程中的空化特性及其对启动性能的影响.对离心泵在不同入口压力条件和启动历程下启动的瞬态水力特性进行试验研究,给出了不同转速和加速度条件下无空化启动的瞬态性能,分析了启动过程空化产生后的基本特性及其对瞬态性能的影响,给出了启动速度大小对瞬态空化的影响.结果显示,在低入口压力和高转速条件下,离心泵在很短时间内的快速启动过程中,空化的产生也不可避免,严重的空化使性能明显下降并出现扬程的波动现象,但加速过程对空化的产生具有一定的抑制作用.     

超临界流体黏度的拉曼光谱测量方法研究

超临界流体黏度的测量对于工业应用具有重要意义。本文利用流体的拉曼光谱随压力的变化关系,基于泊肃叶流动规律,提出超临界流体黏度的非接触式光学测量方法。首先,对甲烷及其混合物、二氧化碳及其混合物的拉曼光谱随压力的变化规律作综述分析,分析表明可以利用甲烷及其混合物的拉曼光谱较为精确地获取体系压力,但利用拉曼光谱精确测量二氧化碳及其混合物压力的方法有待进一步研究。接着,对测量系统作理论设计和灵敏度分析。测量系统由储气罐、可控压力的高压注射泵、温控平台、毛细管阵列和拉曼光谱仪等部件组成,毛细管阵列进出口压力变化显著,用于测量甲烷及其混合物的黏度具有较高灵敏度。     

离心泵前置导叶的正交优化设计

为研究前置导叶各设计参数对离心泵水力性能的影响,对一IS系列离心泵运用二元理论自编程序完成其前置导叶的水力设计。应用L_9(3~4)正交表,选取导叶轮毂半径r、长宽比R_(1b)、安放角分布规律n及出口边速度环量C_ur为设计参数,对其进行4因素3水平正交设计并得到9组导叶。对加装导叶的离心泵进行全流道数值计算,以扬程和水力效率为考察目标并利用极差方法分析影响其水力性能的主次因素,得到最佳方案。对最佳方案下导叶进行加工并试验,结果表明:数值模拟与试验结果基本吻合,综合优化后相比于未加装导叶的离心泵,加装导叶时离心泵扬程变化不大,水力效率提高1.43%,轴功率减少了0.83 kW,总能耗节能约2.06%,同时验证了正交优化方法的可行性及可靠性。     

离心泵启动过程瞬态特性与流动的实验研究

为获得离心泵在启动过程中的瞬时性能和内部非定常流动状态,建立了离心泵瞬态性能测试实验台。分别对启动过程的瞬时流量、扬程、转速和功率进行采集,同时采用PIV测试系统对叶轮上部二维瞬时速度矢量场进行了拍摄和记录。给出了三种转速下的瞬时外部性能和内部流动测试结果,并对瞬时外部性能和内部瞬时流动结构的演化进行了对比说明,同时分析和讨论了实验误差产生的原因。     

离心泵启动过程内部瞬态流动的二维数值模拟

为分析离心泵启动过程外部瞬态特性的内流机理,建立求解叶轮启动和加速过程泵内部非定常流动的数值模拟方法,以二维离心泵为模型进行启动过程内部流动的数值模拟研究.以绝对坐标系描述伞场流动,采用动网格方法实现离心泵启动过程中叶轮加速旋转引起的流场变形,选用人涡模拟(LES)描述湍流.分析了叶轮启动过程巾内部非定常流动结构和演化过程及其与外部瞬态特性的关系,并与准稳态假设下的流动模拟结果进行了对比分析,定性地分析了离心泵在启动过程中的瞬态效应,验证了采用动网格方法求解启动过程瞬态流动的可行性.     

微平行管道内Eyring流体的电渗滑移流动

研究了微平行管道内非牛顿流体––Eyring 流体在外加电场力和压力作用下的电渗流动. 在考虑微尺度效应, 电场作用, 非牛顿特性, 滑移边界等情况下, 建立Eyring流体在微平行管道内电渗流动的力学模型. 通过解线性Possion-Boltzmann方程和Cauchy动量方程, 给出Eyring 流体速度分布的精确解和近似解析解, 并探讨了上述因素对电渗流动的影响. 将电场力和压力对于Eyring流体电渗流动的速度分布的影响进行了比较分析, 得到有意义的结果.     

大曲率弯管中拟塑性流体的流场测量

本文利用超声多普勒测速仪和动态压力测量方法,研究90°矩形截面弯管中拟塑性流体(浓度为0.1%和0.2%的羧甲基化纤维素溶液,CMC)的流场特性,在三种来流速度条件下,测量了沿流向截面内的主流速度和壁面测点的压力脉动特性。在介质的流变性参数测量的基础上,实验观察了层流和湍流状态下弯道截面内拟塑性流体流动不均匀性的特征,并与牛顿流体流动的经典实验进行了对比分析。动态压力测量则显示了在湍流状态下,拟塑性流体仍具有牛顿流体湍流流动的多尺度特征。     

焦炭填充床内非稳态传热和流动的研究

采用实验方法研究了干熄炉内焦炭的冷却过程,得到了实验条件下不同位置焦炭的冷却曲线和气体温度、压力损失的变化趋势。根据多孔介质理论建立了非稳态传热和流体流动数学模型,对模型计算值和实验测量值进行了比较分析,结果表明模型具有较好的适用性,给出了二者存在偏差的原因。     

基于键合图法的叶片泵启动特性仿真

采用功率键合图法对叶片泵启动过程进行动态特性仿真,结合叶片泵系统内部的能量供给、传递、转化、消耗等要素建立描述叶片泵启动过程的键合图,并基于键合图建立状态方程组进而求解。介绍了叶片泵启动试验装置和试验方法,给出了试验结果,并将数值仿真的结果与试验结果进行比较。仿真结果和试验结果在启动过程整体趋势上以及各参数变化过程上都能够较好的吻合,说明基于键合图法的数值仿真能较好预测叶片泵启动过程的动态特性。     

Transient behavior of a centrifugal pump during starting period

A theoretical analysis on transient flow inside a centrifugal pump was carried out, building on unsteady and incompressible fluid equations applied to the impeller during the starting periods. The transient flow behavior is governed by two hyperbolic partial differential equations; namely continuity and motion equations. The characteristics method of the specified time intervals was used to analyze the dynamic characteristic of the pump. To follow the dynamic behavior of the pump during startup periods, a numerical study was performed on the pump impeller with different openings of the discharge valve. The comparison between the numerical and experimental results of the pump characteristic curve has shown a good concordance. The results have also revealed that the pressure increase is important in the case of a short starting period of the pump and a large mass of water in the pipelines. In this study, the effect of the impeller diameter and number of blades on the pressure evolution was also analyzed.     

不同启动加速度下离心泵瞬态水力性能的试验研究

为了研究离心泵在不同加速度下的启动特性,对一台小型离心泵进行启动试验研究.介绍了试验装置、数据测试方法以及不同加速度的调节方法.在测试模型泵的稳态性能和基本瞬态性能基础上,测试和分析了不同启动加速度对瞬态性能的影响.结果显示,启动过程中,在转速到达最大值附近,瞬态扬程明显小于准稳态预测值,且不同加速度下两者的偏离明显不同;并且在各加速度条件下,瞬态工况到达泵的最佳效率工况点后瞬态性能得到提高.     

离心泵快速启动过程外部特性的试验研究

介绍离心泵快速启动试验装置和试验方法,对一台出口直径为80 mm的小型管道离心泵进行试验研究,分别测试了试验泵的稳态性能和各项瞬态性能,比较分析了两者的区别。结果显示,启动过程中,离心泵的扬程紧跟转速到达最大值,转速稳定后的瞬态性能与稳态假设对应,流量和扬程的上升历程与管路阻力特性直接相关,而转速与其基本无关; 在启动初始阶段,无量纲扬程呈现很大值,继而迅速减小到低于稳态假设值,表现出明显的瞬态效应。     

低比转速离心及旋涡冷媒泵性能预测研究

利用损失模型及计算流体力学方法对低比转速R32离心和旋涡泵性能预测进行研究,结果表明:损失模型与计算流体力学方法预测出的性能曲线吻合较好;低比转速离心泵中轮阻损失占总流动损失的80%以上,对泵性能有重要影响;旋涡泵的纵向旋涡强度随流量增大而减弱;离心泵比旋涡泵具有较宽的运行范围,在小流量情况下旋涡泵比离心泵具有较高的效率和扬程。研究工作对丰富低比转速泵流动理论与设计方法具有参考价值。     

离心油泵输送粘性流体空蚀性能实验研究

本文通过实验研究了离心油泵输送粘性流体时的空蚀性能和油泵的空蚀性能与输送介质粘度的关系,研究了油泵的性能参数(流量、扬程、功率和效率)随进口真空度的变化规律,并与输送清水时的空蚀性能进行了对比,研究了进口真空度对油泵水力性能的影响。离心油泵的空蚀性能随输送介质的不同存在很大差异。实验结果表明:在相同的流量工况下,输送粘性流体比输送清水具有较高的临界空蚀余量。     

转速对油泵空化性能影响及其换算研究

离心泵输送粘性流体时的空化余量,目前还没有成熟的理论计算方法.本文通过实验研究了转速、流量和输送介质的粘度对离心油泵空化性能的影响.实验结果表明:泵的临界空化余量和空化余量换算系数与输送介质的粘度和流量有关.随着粘度的增加,泵的临界空化余量和空化余量换算系数增加;随着流量的增加,泵的临界空化余量增加,而空化余量换算系数减小.     

离心泵启动过程的涡动力学诊断

在离心泵启动过程内部流动数值模拟的基础上进一步深入分析瞬态流动结构,研究启动过程中泵内能量分布的合理性及其对瞬态特性的影响,采用涡动力学方法对启动过程瞬态流场分布进行诊断。分别采用过流断面总压流分布和边界涡量流的轴向分量分布表征流体能量变化和叶轮局部对流体做功的效应。并用过流断面总压流的值来分析叶轮机械能与流体能量的转化情况。本文给出了针对泵内非定常流场的诊断过程,并为泵启动过程的控制和优化提供参考和依据。     

LDA侧面泵浦薄片激光器的泵浦光和温度分布

建立了激光二极管阵列(LDA)环绕侧面泵浦复合薄片激光器的数值模型,LDA的快轴垂直于薄片表面并被压缩。依据LDA的输出光束特性,考虑到介质与空气的对流热交换和材料热导率的温度相关性,根据经典热传导方程,运用有限单元法,得出了薄片内的泵浦光和温度分布。分析了LDA个数、泵浦距离、吸收系数和光束发散角对薄片内泵浦光分布和吸收效率的影响规律,讨论了温度与泵浦功率、换热系数、冷却液温度和时间的变化规律,所得的有关规律与相关实验相符合。计算结果可为LDA泵浦固体激光器的结构优化设计和实验研究提供理论参考。