离心泵叶轮内空化流动的数值预测

采用发展的基于液相/气相界面跟踪方法和Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程求解技术的空化模型和算法,数值模拟了无空化和空化系数为0.07时离心泵水力性能与流量系数之间的关系,预测了离心泵叶轮内发生的多区域空化流动现象.研究结果表明,在空化系数0.07时,存在临界流量系数.此时离心泵水力性能突然下降.在空化系数0.07下,流量系数接近临界流量系数时,离心泵叶轮的压力面和吸力面均发生附着空化空泡,导致离心泵水力性能迅速下降.研究结果证明了所发展的空化模型和算法能够应用于离心泵空化流动时的性能预测.     

燃气轮机叶轮与导叶轮之间空腔中流体速度场的研究

本文介绍燃气透平第一级叶轮前国盘空腔中的流体流动状态的研究,用可视化方法观察和分析主流气进入空腔的临界工况．采用粒子成像技术（ＰＩＶ）测量园盘空腔内的速度场,分析了密封气流量大小对不同位置流场的影响．将其结果与ＦＬＵＥＮＴ,ＣＦＤ软件的计算值相比较．     

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。     

离心泵叶轮内气液两相三维流动数值研究

本文采用欧拉模型对离心泵叶轮内气液两相泡状流动进行了数值模拟。分析了叶轮内压力、速度等的分布规律,发现在靠近轮盖侧吸力面入口附近压力较低,气液两相速度较大,气泡容易凝聚而导致含气率较高;靠近轮盘处含气率较低。分析了不同进口截面含气率对叶轮内部两相流动的影响机理,建立了进口截面含气率对内部相态分离及泵外特性的影响关系。     

分流流道内流动结构的测试与分析

分叉管道常见于工程上的流量分配装置、飞行器内外涵道结构,其中分流流道的流动结构影响着主流道的通流量,且回流涡的产生与扩大会引起分流流道的阻塞,使之失去分流的作用。本文采用高速摄影对分流流道内部的流动结构进行识别,发现在其入口处存在明显的回流涡,进而对回流涡处壁面进行了压力动态测量。压力动态测试与高速摄影的结果显示出分流通道中回流涡流场变化的频率信息。在不同的管道入口雷诺数(Re_(in)=80249到179414)下,回流涡处的壁面压力变化具有混沌特性,随着入口雷诺数的增加,压力脉动的幅值增大,而随机性却减小,确定性和稳定性增强,且在回流涡产生位置尤为显著,影响整个分流流道的通流能力。     

锥体后速度场与压力场的测量与分析

利用全流向十七孔压力探针,测量了Re=1.5×105与Re=3.0×105（基于锥体底面直径）,攻角为0°,锥角为60°的圆锥体后流场速度与压力分布,并用烟线法进行了流场显示对比,得到了所述两种来流条件下锥体后流动速度场与压力场的详细实验测量数据.对速度与压力分布特征进行相关分析后,得到了两种来流条件下流场涡量ω与耗散熵产S_f云图.同时发现在两种来流条件下,锥体后流场可明显划分为3个区域.轴向速度V_z沿锥体轴线分布规律非常相似,均存在3个低速极值点,且锥体后流动驻点位置静压力均基本等于环境静压力.      

用激光流速仪对低比速离心泵叶轮内流场的试验研究

本文采用二维氩离子激光流速仪对油田低比速n_s=60注水泵叶轮内流场进行测量,介质为水,试验给出了速度向量图、揣流度等,初步验证了射流一尾迹结构。 Eckardt D.针对半开式气压机径流式叶轮,用两维激光流速仪测定了叶轮内流场(1)。较为全面地介绍了叶轮内流场,是国外描述叶轮流场代表作之一。 但是油田用泵多为低比转速,n_s=45—70,叶片数为4—7,输油时粘度大,存在强烈分离态。目前泵的效率较低,近年虽已有多种三元叶栅计算方法,但在计算中对尾迹区起始点及其范围的确     

离心泵叶轮参数对进口回流的影响

本文对不同叶片进口角、叶片数、不同叶顶间隙的开式和闭式离心叶轮共12种叶轮的进口流场和回流发生情况进行了探针的动态测试和可视化观察．弄清了上述叶轮参数对进口回流初始流量和进口流场的影响．     

不同叶轮结构的离心泵水力性能试验

本文通过试验分别测量了在同一转速的径向叶轮和弯曲叶轮式离心泵在输送水和碘化钠混合溶液介质时的水力性能,以及在不同转速下弯曲叶轮泵的外特性。结果表明,在试验测试范围内,同一流量下,弯曲叶轮泵的性能比相同轴面流道的径向叶轮好。对于输送不同溶液的性能差异现象,径向叶片叶轮泵表现得更明显。文中所研究的超小型泵,在不同转速运行时,机械磨损对泵的影响不相同。     

离心压气机叶轮内三元流动的计算与分析

第一部分基于[1]的理论、和[2、3]的解法提出一种离心叶轮内三元流动的改进解法,它含两层迭代计算,内层为一系列任意通流截面上沿非正交流面坐标s_1和s_2方向气动热力学方程组的迭代求解,外层为两个相关流场迭代求解,最终得包括延伸域的叶片通道三元解。解法通用于普通、分流及串列叶片叶轮。 第二部分为计算与实验比较,目的是验证发展中的三元解法,并了解和分析离心叶轮内重要的内部流动现象,即无粘解法的适用范围,流面的翘曲,及通流截面是的二次流谱。     

一种新的计算叶轮机械内流场的方法——涡-速度方程组在数值求解叶轮机械内流场的应用研究

本文以涡-速度形式N-S方程为基础,提出了对惯性与非惯性坐标系均适用的叶轮机械内流场的计算方法,推导了非惯性坐标系下的涡-速度方程组及其在任意非正交曲线坐标系下的展开式,上述方程组与惯性坐标系下的方程组具有相同的形式,证明了该形式的非惯性效应仅表现在初、边值条件的实现上,本方法在很大程度上简化了具有复杂几何域的叶轮机械内流流场的数值求解。     

回转圆筒内颗粒流速度场的实验研究

基于适用于稠相的粒子图像测速技术对二维回转圆筒内颗粒的流动模式和时均速度分布进行了研究.不同工况下料床的径向对称线、30%径向线和70%径向线上颗粒横向速度分量的分布具有相似性,该速度分布可由柱塞流区的指数型方程和活性层的切变流动方程相结合的形式来准确描述.低速下表面线上速度横向分布是对称的且峰值在中线处,随转速提高峰值逐渐向料床下部移动.表面层内颗粒温度的值远高于柱塞流区内的,其最大值存在于表面层底部颗粒剧烈碰撞的区域.     

矩形通道内层流对流换热的最优速度场

针对矩形通道内的层流对流换热问题,通过数值求解速度场协同方程,得到了给定黏性耗散条件下通道内的最优速度场为多纵向涡的流动结构,表明多纵向涡流型可在流阻增加不多的情况下使换热显著强化.通过在通道壁面布置不连续双斜肋,在通道内产生了接近于最优速度场的多纵向涡流动,数值计算结果表明,在Re=1000时,与光滑通道相比,不连续...     

多级离心泵半开式叶轮参数优化的数值研究

为了改进和完善多级离心泵的性能需求,本文采用CFD(计算流体力学)方法,建立了包含叶轮、导叶、叶轮前后间隙、密封口环和平衡孔的三维全流道实体模型,重点对叶轮结构进行了参数化的分析与研究,比较了不同参数的叶轮对多级离心泵的性能影响,基于模拟结果给出了改善低比转速多级离心泵性能的结构和设计建议,该数值方法的提出和完善可为多级离心泵的水力性能提高提供参考和依据。     

基于BVF流场诊断的高比转速离心泵叶轮优化

高比转速离心泵由于流道较宽,叶片扭曲较大,基于一元理论的传统离心泵叶片设计方法并不适用。本文对一种采用速度系数法设计的高比转速(n_s=271)潜水泥泵叶轮进行了泵内三维流场的数值模拟;根据泵内流动计算结果,基于涡动力学的边界涡量流(BVF)诊断方法,通过调整叶片设计参数和轴面流线对泵的叶轮进行了优化。结果表明;优化后的泵水力性能得到了较大改善;借助BVF的流场诊断方法可有效地捕捉到泵内不良流动的根源,从而为改善叶片设计指引方向。     

含砂水对离心泵叶轮磨损的实验研究

黄河、长江流域的河水中泥砂含量较高,严重影响了这些地区输水水泵的使用寿命．本文利用固液两相流水泵实验台和一般的清水离心泵,在不同流量、不同砂粒粒径、不同含砂浓度条件下进行了磨损实验,弄清了上述参数对水泵叶轮磨损部位和程度的影响,为今后进一步探讨叶轮磨损机理和叶型改进提供了有益的实验资料。     

轴流叶轮内的流动计算

众所周知,叶轮出口流场的特性反映了叶轮内部流动状况,对研究叶轮内部流动机理十分重要。轴流叶轮内的流动,由于粘性的影响,气体在环壁区域呈现为顶端间隙泄漏、环壁边界层、二次流以及壁面失速等复杂的流动现象。对于不同场合用的轴流机械,即使在设计工况下,这些流动现象的表现和干涉程度也不相同,因此适用于任意设计条件下环     

离心叶轮内三维分离流态的拓扑分析

本文主要是用拓扑分析的方法,根据实验给出的流场信息,来确定流场结构的性质和研究这些性质随流动参数变化的规律,从而得到对流场特性的定性认识。这里着重讨论了离心叶轮内表面分离流态,指出叶片吸力面和压力面不同的分离形式,分析了叶片表面奇点分布规律,建立了叶道内三维流动分离模型。     

微流道中消逝场激励的荧光光源研究

将石英裸光纤植入聚二甲基硅氧烷(PDMS)基片的微流道中,采用沿光纤轴向光激励、消逝场激励染料分子的方式,在基片微流道中获得均匀的荧光辐射。实验发现,在激励光强确定的条件下,荧光辐射的强度与染料溶液的浓度呈线性正相关关系,而与包层溶液的折射率呈非线性正相关的关系。用消逝波激励荧光的辐射理论,很好地解释了实验结果。     

叶轮机械内的分离旋涡流动

本文首先从粘性流体流动的基本涡量方程入手,对产生于旋转叶轮机械内的各类旋涡流动进行了深入细致的分析;在此基础上,分析描述了水洞模拟中典型叶片通道流场的各种分离旋涡流态,并对比了不同处理方法下这些旋涡流态的变化。通过上述的理论分析,以及结合实验研究工作中的结论,提出了减小旋转叶轮机械内分离旋涡流动的五点方法和结论,这些方法和结论对航空发动机和民用叶轮机械均有实践指导意义。