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.     

离心泵在启动阶段的水力特性研究

针对工作的离心泵,分析了其内部流体的流动情况,建立了在非稳定工况下操作的理论扬程公式,非稳态理论扬程包括旋转加速附加扬程和水流加速消耗扬程以及由于流动速度变化引起泵壳中的附加压力而产生的扬程。在离心泵的启动阶段,对其在不同阀门开度下的水力性能进行了试验研究。测量了瞬时转速、流量、扬程随时间的变化关系,并把试验结果进行修正。由于启动时一部分扬程用来提供流体加速,压力传感器测量不到,因此必须把试验扬程加以修正。将理论计算与修正的试验结果进行了比较分析,两者基本吻合。     

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。     

离心泵停机过程非定常流动的数值模拟

为解决离心泵停机过程数值模拟时施加边界条件的困难,建立了一个包含离心泵在内的封闭循环管路系统从而实现自耦合求解。结果显示:停机过程中流量下降历程滞后于转速下降历程,而扬程下降则较为迅速;液流角或叶片冲角的持续改变是内部流动出现持续变化的直接原因;动静干涉效应使得稳定运行工况下的流量呈现微小波动特征,而非恒定值;停机过程表现出明显的瞬态效应,准稳态假设无法适用于停机过程精确瞬态行为预测。借助于CFD技术初步揭示了离心泵停机过程中的瞬态特性,为其它叶轮机械的瞬态行为研究提供了很好的借鉴与参考。     

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。     

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.     

应正确理解离心泵的扬程和安装高度

现行的中学物理教材和参考资料中，因习惯普遍认为“离心泵有三个扬程：实际吸水扬程、实际压曲程度等)、电动机的转速及流量，也与被输送液体的黏度有关．例如，生产上应用较多的单级单吸式离心泵，扬程可达100米水柱．一般来说，当电动机转速一定时，离心泵的扬程随着流量的增大而减小，是一个可变化的数值．目前，还无法从理论上精确计算出扬程与流量的相互关系，而只能通过实验的方法进行测定．离心泵壳体的铭牌上所标注的扬程，是指离心泵在最高效率点工作时所对应的扬程，它通常不是离心泵所具有的最大扬程。     

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。     

离心泵瞬态操作条件下内部流动的数值模拟

为研究离心泵在瞬态操作条件下的内部非定常流动演化过程,分析外部瞬态特性的内流机理,采用滑移网格方法对快速启动过程中的离心泵内部流动进行数值模拟.建立了包含循环管路和泵在内的完整系统模型,分析了叶轮从静止到最高转速的瞬态过程的流动演化,比较了管路阻力特性对瞬态特性的影响,探讨了数值方法对求解三维瞬态流动的适应性.分析结果表明,基于非定常流动分析的瞬态外特性预测结果与实验结果能较好吻合,所采用的计算方法和得到的结果为瞬态操作条件下离心泵内部流动的诊断和优化建立基础.     

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。     

An analytical study of droplet combustion under microgravity: Quasi-steady transient approach

An analytical model based on an assumption of combined quasi-steady and transient behavior of the process is presented to exemplify the unsteady, sphero-symmetric single droplet combustion under microgravity. The model used in the present study includes an alternative approach of describing the droplet combustion as a process where the diffusion of fuel vapor residing inside the region between the droplet surface and the flame interface experiences quasi-steadiness while the diffusion of oxidizer inside the region between the flame interface and the ambient surrounding experiences unsteadiness. The modeling approach especially focuses on predicting; the variations of droplet and flame diameters with burning time, the effect of vaporization enthalpy on burning behavior, the average burning rates and the effect of change in ambient oxygen concentration on flame structure. The modeling results are compared with a wide range of experimental data available in the literature. It is shown that this simplified quasi-steady transient approach towards droplet combustion yields behavior similar to the classical droplet theory.     

双钨极耦合电弧数值模拟

基于流体力学方程组和麦克斯韦方程组, 在合理的边界条件下, 建立了双钨极耦合电弧三维准静态数学模型. 通过对方程组的迭代求解, 获得了不同钨极间距和电弧长度下耦合电弧的温度场、流场、电弧压力和电流密度分布等重要结果, 与已有的实验研究符合良好. 模拟结果表明: 与相同条件下的钨极惰性气体保护焊电弧相比, 双钨极耦合电弧的最高温度和最大等离子流速较低, 阳极表面电弧压力和电流密度峰值明显减小; 钨极间距和弧长对耦合电弧的温度场、流场、电流密度和电弧压力等都具有显著的影响, 且耦合电弧阳极的电弧压力和电流密度分布不能用高斯近似进行描述. 关键词： 耦合电弧 三维模型 数值模拟     

多级离心泵内叶轮出口压力脉动研究

为研究瞬态工况下离心泵叶轮出口处的压力脉动情况,为离心泵泄漏流道流动提供边界条件,建立了包含叶轮和导叶流道的离心泵模型,基于CFD方法计算得到了其在不同工况下的性能参数,利用测试数据对结果进行了验证。分析了瞬态工况下叶轮出口处压力的变化趋势,比较了不同工况对叶轮出口压力脉动的影响,发现叶轮出口压力随叶轮旋转呈周期性变化,压力脉动频率与转速及叶轮数量有关;偏工况时叶轮出口压力脉动趋势与额定工况基本一致,但脉动频率及脉动幅值有较大区别;随离心泵转速增加,叶轮出口处压力脉动的最大值和最小值均呈减小趋势,但幅值随转速增加而增加,且增幅明显。     

Comparative Assessment of Various Low-Dissipation Combined Models for Three-Terminal Heat Pump Systems

Thermally driven heat pump systems play important roles in the utilization of low-grade thermal energy. In order to evaluate and compare the performances of three different constructions of thermally driven heat pump and heat transformer, the low-dissipation assumption has been adopted to establish the irreversible thermodynamic models of them in the present paper. By means of the proposed models, the heating loads, the coefficients of performance (COPs) and the optimal relations between them for various constructions are derived and discussed. The performances of different constructions are numerically assessed. More importantly, according to the results obtained, the upper and lower bounds of the COP at maximum heating load for different constructions are generated and compared by the introduction of a parameter measuring the deviation from the reversible limit of the system. Accordingly, the optimal constructions for the low-dissipation three-terminal heat pump and heat transformer are determined within the frame of low-dissipation assumption, respectively. The optimal constructions in accord with previous research and engineering practices for various three-terminal devices are obtained, which confirms the compatibility between the low-dissipation model and endoreversible model and highlights the validity of the application of low-dissipation model for multi-terminal thermodynamic devices. The proposed models and the significant results obtained enrich the theoretical thermodynamic model of thermally driven heat pump systems and may provide some useful guidelines for the design and operation of realistic thermally driven heat pump systems.