用PIV测量水泵开敞吸水池内突扩流动

吸水池内的涡旋流动将引发泵的振动、空化、空蚀和泵的效率下降,严重时会导致泵站不能正常工作,本文用PIV测量水泵开敞吸水池内突扩流道速度分布,实验表明流体通过突扩流道,整个流场可分为三个区域:主流区、过渡区和回流区.沿流动方向主流区速度相对较大,回流区速度相对较小,过渡区速度介于两者之间.涡带主要产生在靠近吸水池两侧壁,随着流动区域的扩展,靠近侧壁的涡流将消失.     

水泵吸水池不对称流动的自由液面测量试验

水泵吸水池内的流动状况严重影响着水泵的运行,特别是某些流动形式如不均匀流、流速梯度较大的剪切流等会导致水泵进水口各种旋涡的生成,甚至产生空化、振动现象,从而降低泵站效率。本文用2D-PIV系统对水泵吸水池的不对称流动进行了测量,通过图像处理技术的分析,得到了吸水池自由液面高度的平均分布,揭示了不对称流动等因素对吸水池内流动状况的影响。     

水泵吸水池内部流动非定常信号的小波分析

水泵吸水池内部的流动情况非常复杂,尤其是在吸入管的附近存在着很强的漩涡,这些漩涡使得流动的非定常特性非常强烈,本文用小波分析的方法来处理一种开敞式水泵吸水池内流动的非定常信号,它们分别是压力信号,振动信号和声音信号。在处理的过程中,应用离散小波变换,将不同时间和空间尺度下的信号进行分解,分别得到分解后的小波系数,再将不同层次的信号进行重构,并对各个层次的分解信号进行功率谱分析,得到这些非定常信号的分布规律。     

多孔介质强化池内沸腾换热特性

为探讨多孔介质对强化池内沸腾传热的机理,在38×3mm的容器内上,应用多相流VOF模型,耦合多孔介质流动与传热模型,通过添加用户自定义程序实现了对光滑和多孔加热壁面的池内沸腾传热过程进行数值模拟。数值模拟结果与实验结果相符合,所建立的数学模型为多孔介质的沸腾传热研究提供了依据。     

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。     

图像法测量水泵开敞吸水池内空气吸入量

水泵吸水池中可能会产生空气吸入涡,这些涡能够将空气带入水泵,影响水泵的运行稳定性,造成水泵的性能下降。本文运用图像法对模型水泵开敞吸水池内不同工况下的空气吸入量进行了试验研究。试验结果表明,在水位高度和平均流速都相同的条件下,采用30°和60°防涡墙时的空气吸入量要明显小于采用0°防涡墙时的情况。这说明30°和 60°防涡墙能够有效降低吸入涡所引起的空气吸入量,所以可在实际工程中适度加大防涡墙的角度来减少空气的吸入。     

水泵吸水池非对称流动空气吸入量的试验研究

本文利用图像法对水泵吸水池内非均匀流的空气吸入最进行了试验研究,试验结果表明:子通道流量比率对吸水池内的窄气吸入量影响较大,而截面平均流速对空气吸入量的影响要相对较小.当子通道流量比率较大时,会在吸水池下游的低流速区形成涡旋,严霞时会形成空气吸入涡,而空气吸入量也会随着子通道流量比率的增大而急剧增加.     

泵站水泵进水池内防涡装置有效性的数值验证

本文提出了一种消除泵站水泵吸水管内旋涡和流动分离的圆锥形防涡装置。为了验证该装置的有效性,建立了泵站水泵进水池和吸水管内三维湍流流场的数学模型,用分区网格构造了泵站水泵进水池和吸水管的贴体计算网格,采用有限体积方法,计算了无圆锥形防涡装置和有圆锥形防涡装置时,水泵进水池和吸水管内三维湍流流场,结果证明该圆锥形防涡装置能有效消除水泵吸水管内旋涡和流动分离。     

水泵吸入池内空气吸入的试验

水泵吸入池内流动恶化时,空气会被吸入泵体,引发振动、空化和效率降低等后果。本文开发设计了电容式空气含量测量仪,对模型水泵吸入池内空气的吸入量进行了测量。试验结果表明,当流速增加时吸入空气流量会增加;当水位增加时吸入空气流量也会增加;相同流动工况下,在所给三种角度挡水墙中,d=30°时吸入空气量最小,流动最平稳。所以选择适当的挡水墙角度可以改善吸入池内的流动,减少吸入空气流量。     

液面冲击引起液滴飞溅问题的CIP方法数值模拟

利用自主研发的CIP-ZJU（Constrained Interpolation Profile Method in Zhejiang University）高精度数学模型研究强非线性自由表面流动问题.模型在直角坐标系统下建立,采用紧致插值曲线CIP方法作为流场的基本求解器,通过多相流的方式实现固-液-气耦合同步求解,采用平衡格式的VOF（VOF/WLIC：Volume of Fluid/Weighted LineInterface Calculation）自由面捕捉方法改进了原模型,利用浸入边界方法处理运动物体.利用改进的CIP模型开展了不同类型的物体冲击液面引起的液滴飞溅现象的数值模拟,重点分析液滴飞溅过程中的自由液面变形、作用荷载和物体位置等.通过数值结果与实验结果的比较验证模型的可靠性.结果表明：平衡格式的VOF自由面捕捉方法能更精确地重构自由面,本文的数学模型可精确预测强非线性自由表面流动问题.