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。     

离心泵叶轮轴面流道计算新方法

现有的两类一元理论离心泵叶轮水力设计方法存在试凑性工作量大或盖板形状不为简单曲线的缺陷。本文提出了符合一元理论的离心泵叶轮轴面流道过流断面的一种新的分布规律,并给出了按照此分布规律计算叶轮轴面流道过流面积的计算方法和公式。将其与传统的两类设计方法做了比较。     

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．     

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.     

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。     

粘性对离心泵性能的换算方法的探索

在同一试验台架上，采用三种不同粘度的油以及水作为输送介质，实测了相同比转速，相同叶轮外径和出口宽度，但不同叶型的叶轮的外特性，同时，采用美国AHI、前苏联ГОСТ以及德国KSB的换算方法得到了以清水实验外特性为基准的粘性换算曲线，对比了各换算曲线与实测性能之间、叶型与粘性外特性之间的关系。结果表明：叶型对外特性影响明显，且各换算结果都和试验值具有较大的偏差，尤其是前苏联的方法偏离试验值更大。     

汽车水泵性能三维数值模拟及结构改进

考虑到汽车水泵进出口管和蜗壳,对某型汽车水泵进行了全三维流场数值模拟.分析数值模拟结果与试验测试结果的差异,说明该水泵的蜗壳与叶轮不匹配,造成整机性能恶劣.对该泵内部的流场和总压变化过程的进一步分析,提出了减小叶轮出口安装角,扩大扩散管截面积,采用蜗壳高度渐变的改进措施.改进后的水泵进行整机模拟并进行性能预测,表明改进后的水泵性能大大改善.经过实验测试的结果与计算结果吻合,说明改进措施有效,数值计算模型合理.     

离心叶轮局部粗糙度对其气动性能的影响

离心叶轮的气动性能对压缩机整体性能具有重要影响。为了研究局部表面粗糙度使离心叶轮性能恶化的程度及其作用机理,本文采用数值模拟方法将Krain叶轮的流道表面划分成若干区域,并设置不同方案在局部施加粗糙度进行研究。结果表明：粗糙的叶片比粗糙的轮盘和轮盖更能使叶轮性能发生恶化,设计点级的等熵效率比光滑条件下降2.466%,总压比下降了6.266%,同时阻塞流量降低了2.227%;轮盖粗糙度通过改变叶顶间隙泄漏流来改变叶片载荷分布;前缘粗糙度加大了边界层和激波相互作用的程度使流道更容易阻塞;叶轮性能对吸力侧粗糙度比对压力侧更敏感。     

不同型线离心风机叶轮的性能对比研究

本文分别对采用常规单圆弧叶片和等减速叶片两种不同型线叶轮的离心风机进行了试验研究,并做了整机全工况数值模拟计算.流场分析表明:应用等减速流型设计的离心风机,其叶轮内部的流动损失小,压力梯度变化更规律,叶轮出口的射流-尾迹结构较弱,出口速度场均匀且最大速度值较低.所以,等减速流型设计的叶轮,其流动损失、扩压损失、出口混合损失以及出口截面突变损失均比较小,效率较高.     

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。     

积垢对离心压气机叶轮气动性能的影响

建立表征离心压气机叶轮积垢分布的粗糙度模型,在叶片表面生成三维、非均匀分布的粗糙带,数值研究干净和积垢状态下叶轮的气动性能和内部流场,并通过敏感性分析,找到对叶轮气动性能影响最大的积垢区域。结果表明:积垢叶轮的多变效率和总压比较干净叶轮均有显著下降;随着流量增大,性能衰减愈发明显;离心压气机叶片前缘靠近叶顶部位为气动性能对积垢的最敏感区域.研究工作为离心压气机的鲁棒设计优化奠定了理论基础。     

三峡右岸机组水力性能数值模拟

目前,对大型水轮机组稳定性问题的研究成为热点和前沿问题。三峡电站的运行水头变幅大,负荷变幅也大, 机组稳定性问题更为突出,成为人们关注的焦点。应用CFD技术对混流式水轮机的内部流场进行模拟分析,对可能影响 水轮机运行性能的若干因素进行研究,可以为改善水轮机的水力稳定性能提供依据。     

离心泵叶轮中固液两相紊流计算

离心泵叶轮中固液两相紊流计算戴江，吴玉林，孙自祥，梅祖彦（清华大学水利水电工程系北京１０００８４）关键词固液两相流，紊流数值模拟，离心叶轮１引言离心泵在固体物料的输送中起着很重要的作用。Ｒｏｃｏ和Ｗｅｉｎｈａｒｔ利用无粘性流动的混合液模型计算了离心泵...     

不同离散格式下的离心泵内部流动数值模拟研究

为研究离散格式对离心泵性能预测精度的影响,本文以自吸式离心泵为计算模型,采用Realizableκ-ε湍流模式进行三维内流场的数值模拟研究,分析了从零流量到最大工作流量下的内部流动和水力性能。建立了考虑内部间隙影响的自吸式离心泵全三维计算模型,分析了动量方程对流项采用一阶差分和二阶差分格式对计算精度的影响,同时分析了压力项的Standard和PRESTO离散格式对计算精度的影响。结果表明,在小流量工况下,采用二阶迎风格式具有较高的计算精度,而在大流量工况下采用一阶迎风格式更为合适。该结果可为准确预测离心泵全工况外特性提供参考依据。     

Eckardt叶轮二次流与射流尾迹结构研究

通过对Eckardt离心叶轮数值计算与实验结果的对比，分析半开式离心叶轮内部二次流的形成机理与分布，建立基本的半开式离心叶轮内部三维二次流模型；基于该二次流模型，对射流尾迹结构的特点与形成机理进行了详细的分析和说明。     

分半错列离心叶轮对泵压力脉动特性的研究

为了减小离心泵的压力脉动,本文提出了一种新型分半错列叶轮结构,将叶轮分半错列,错列角度分别为10°、20°与30°,以比转速为69的离心泵为研究对象,对原模型、叶轮分半错列10°、20°与30°模型进行不同工况下数值计算,获得了泵水力性能与内部压力脉动特性。通过对比分析发现：相比与原始模型,采用分半错列叶轮能有效提高离心泵水力性能;当叶轮分半错列30°时,泵性能提升最大,叶轮与蜗壳间动静干涉作用大幅下降,泵内压力脉动能量降低。研究表明,分半错列离心叶轮是低噪声泵设计可采用有效途径之一。     

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。