特低比转速离心式潜水电泵水力设计

在总结国内优秀水力模型基础上提出了１５≤ｎｓ≤３０特低比转速离心式潜水电泵设计方法和主要几何参数的选择原则，并给出了ｎｓ＝１５．８水力设计实例。     

无过载超低比转速离心泵水力设计

在比转速n_s<30时通常不再设计成离心泵,因为泵效率较低,轴功率曲线太陡极易产生过载现象,笔者首次较详细地研究超低比转速离心泵的无过载设计方法,针对n_s=23微型离心泵,给出叶轮主要几何参数D_2、b_2、β_2、Z、φ的选取原则和叶片平面流道的绘型。文中还给出测试结果和性能曲线。研究表明;只要设计合理,n_s<30时完全可以设计成效率较高的无过载离心泵。     

低比转速离心泵叶轮的水力设计数值方法

低比转速离心泵叶轮因扬程高、流量小、流道长而使内流状态复杂,其水力设计普遍采用基于相似理论的方法,叶轮水力性能高度依赖叶轮模型和设计者的经验.综合考虑相似理论设计经验成熟和叶轮空间流动理论设计的优势,采用二元流动理论,应用准正交线法绘制轴面流网,结合欧拉能量方程,进行轴面速度的迭代计算,根据轴面速度的分布要求,不断优化...     

低比转速离心泵的面积比原理

依据离心泵的面积比原理,提出了建立在面积比原理基础上低比转速离心泵在加大流量设计后计算面积比、第八断面面积的方法及计算公式,此面积比和第八断面面积与泵的流量加大系数、比转速加大系数有关,解决了依据经验统计值确定面积比且不能使低比转速离心泵在设计点效率最高这一问题.实例表明:提出的计算方法能够提高低比转速离心泵的效率,充实了低比转速离心泵的设计理论.     

低比转速离心泵运行可靠性的研究

本文针对低比转速离心泵存在扬程曲线有驼峰、大流量运行时过载、易发生汽蚀、易泄漏等难题,从消除驼峰、采用无过载设计方法、提高离心泵抗汽蚀能力、采用机械密封和应用监测系统与故障诊断等角度进行了研究,提出了相应的设计方法或措施,可作为低比转速离心泵设计的参考依据。     

低比转速离心泵加大系数的计算方法探讨

依据离心泵叶轮出口宽度、比转速的计算式推导得出了计算低比转速离心泵流量、扬程及比转速放大系数的计算公式,提出了建立在离心泵性能预测基础上的理论计算低比转速离心泵最佳流量、扬程及比转速放大系数的方法,解决了泵行业一直依据经验统计值确定其放大系数不能使低比转速离心泵在设计点效率最高的问题．经实例验证表明：本文提出的方法能够提高低比转速离心泵在设计工况点的效率,充实了低比转速离心泵的设计理论。     

缝隙引流叶片对低比转速离心泵性能的影响

低比转速离心泵由于叶轮直径大、出口宽度小、流道扩散严重等原因,导致其效率偏低且很难改善.缝隙引流技术可大幅提高低比转速离心泵的性能.为进一步分析缝隙引流技术对不同低比转速离心泵性能的影响,设计3种不同比转速的常规叶轮和缝隙引流叶轮.为便于分析比较,将同一比转速的叶轮在同一蜗壳内进行实验.实验结果表明:缝隙引流技术可有效地提高扭曲叶片叶轮的性能,且对不同低比转速离心泵性能的影响程度和影响区域不同;缝隙引流叶片包角和缝隙越小,对泵性能的改善越有利.     

低比转速离心叶轮圆柱形叶片的三维建模方法

针对离心叶轮圆柱形叶片几何形状一般比较复杂,三维建模具有一定难度的情况,基于离心叶轮圆柱形叶片结构的特点,采用数学分析法求解三维圆柱形叶片表面控制节点的位置,为快速准确地建立叶片三维模型提供理论依据.通过实例详细介绍圆柱形叶片三维建模的过程和方法,针对传统水力设计中无法考察叶片进口边安放角的分布规律及光滑性,提出叶片进口边建模及修正其形态的方法.依据该方法可以直观考察和修正叶片进口形态,改进和提升叶轮水力和空化性能,也为叶轮流场的CFD模拟和数控加工奠定理论基础.     

基于NSGA-Ⅱ遗传算法的低比转速离心泵多目标寻优

为了提高低比转速离心泵的水力效率和扬程,选取比转速为30的某一低比转速离心泵为研究对象,以离心泵的扬程和水力效率最大值作为优化目标,采用离心泵基本方程与Plackeet-Burman试验相结合的方法进行参数筛选,最终选取离心泵叶轮的叶片出口安放角、叶片包角和叶片出口宽度作为优化变量.在优化过程中,采用最优拉丁超立方设计方法安排了30组试验,利用RBF神经网络模型拟合出优化目标与变量之间的近似模型,并运用基于NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标寻优.优化结果表明:优化后的叶轮扬程基本没有变化,水力效率提高了5.82%,消除了流量-扬程曲线的驼峰现象,使离心泵的运行更加稳定;优化后叶轮流道内的压力梯度减小,漩涡的发生区域及大小也有不同程度的改善;叶轮流道内湍流区域分布均匀,叶片做功能力增强,水力效率得到提高.     

车载燃料电池低比转速离心压气机设计

设计了普通高速(20 000 r·min-1)电机驱动的车载燃料电池低比转速离心压气机.总结了压气机设计特点,并利用三维数值模拟计算(CFD)技术初步研究了压气机叶轮内部流场,得到了相应的特性曲线与主要气动参数分布.根据数值模拟分析,所设计的车载燃料电池低比转速离心压气机具有较高的效率和较宽广且平坦的工作特性,叶轮在设计转速下最高效率达83%, 最高压比达1.6, 流量范围在 0.05～0.20 kg·s-1.所设计的低比转速离心压气机,能满足车载燃料电池空气系统对于压气机的要求,同时避免了采用高比转速离心压气机所需的超高速电机所带来的问题.     

低比速离心泵的设计方法

总结低比速泵设计的四种主要方法:加大流量设计法、无过载设计法、短叶片偏置设计法和面积比法。阐述其设计原理及主要几何参数的选择,介绍一些统计资料和作者的部分研究结果。     

节段式多级离心泵比转数的选择

本文从节段式多级离心泵的比转数、级数和效率关系入手,以目前水泵制造业工艺水平所能达到的精度为依据,在对现有节段式多级离心泵的结构特点进行统计和分析的基础上,指出了比转数与泵转子动力特性之间的内在联系。即通过泵的结构参数、力学特性和性能参数之间的联系,建立了相互间的函数式。并给出了节段式多级离心泵的合理范围,比转数n,等于60～100,级数i不超过6级。文中还进行了实例分析,证明用本文提出的方法可以达到在结构设计之前合理确定比转数的目的。     

中比转速无过载多级离心泵的叶轮设计方法

为达到中比转速多级离心泵无过载性能的要求,在无过载理论的基础上,根据速度系数法推导出新的中比转速多级离心泵叶轮的无过载设计公式,设计了比转速为89.3和135.0的多级泵叶轮,利用Fluent软件进行模拟计算,并与传统公式所设计的泵叶轮进行对比分析.结果表明:在2个设计实例中,采用所推导的公式设计的叶轮轴功率曲线均出现极大值,功率备用系数K分别为1.13和1.03,从而验证了所推导公式的准确性;与采用传统公式相比,采用所推导的公式设计的2种泵的扬程分别提高了14.0%、7.5%,效率分别提高了2.68%、1.03%,而且能够保证较小的径向尺寸;推导的公式较适用于中比转速无过载多级离心泵的叶轮设计.     

离心泵转速对工作点参数的影响

利用离心泵特性曲线测定装置,在固定阀门开度下,通过改变离心泵的转速,测出不同阀门开度下系统管路的特性曲线;在固定转速下,通过改变系统管路阀门开度,测出不同转速下离心泵的特性曲线。绘制出所有特性曲线,找出泵的工作点。拟合出所有特性曲线的方程,统计分析出转速对泵工作点的流量、扬程和轴功率的影响。结果表明:当转速变化量为20 %时,流量与转速[qv1/qv2=k₁(n₁/n₂)]的比例系数k₁=0.96～1.52;扬程与转速[H₁/H₂=k₂(n₁/n₂)²]的关系式中k₂=0.81～1.56;轴功率与转速(N₁/N₂=k₃(n₁/n₂)³)的关系式中k₃=0.66～1.37。根据离心泵的比例定律,理论上k₁≈k₂≈k₃≈1,但实验证明,离心泵的比例定律系数在实际工作中变化范围较大,应予修正。讨论了实验条件下离心泵的适配管路,为离心泵在实际应用中节约能源和高效利用提供依据。     

离心泵转速改变对泵装置效率的影响

讨论了离心泵的运行转速改变后，由于泵效率和管路效率的变化而给整个果装置效率带来的影响，由此可以判断离心泵改变转速后，泵装置的运行是否合理，并可确定泵装置运行的最佳转速范围。     

螺旋离心泵

概括地介绍了目前国内外螺旋离心泵的研究状况,在泵的内部流动及性能方面介绍了设计工况下泵内流场的三元非粘性有限元和边界元计算结果,同时给出了设计工况和小流量工况下用油点法得到的叶轮表面的可视化照片,以及气泡和固体颗粒在叶轮内运动轨迹的计算结果,最后还介绍了泵的结构参数对泵性能的影响。     

离心式无堵塞泵不等扬程的优化设计与试验

为了使离心式无堵塞泵满足多工况运行的要求,采用不等扬程水力设计方法对模型泵100QW110-16-7.5的叶轮进行优化设计,并结合计算流体力学数值模拟技术分析由原始方案和新方案所得叶轮的内部流场分布,同时,在模拟的基础上对模型样机进行了性能测试.结果表明:采用新方案所得叶轮对流体做功更充分,其流线在不同工况下的分布更均匀、流畅,能够改善泵内流体的流动状况;由新方案所得模型泵在额定流量下的扬程为16.89m,效率为83.11%,已达到节能级离心式清水泵的产品性能要求,在小流量工况下无马鞍区、振动较小,大流量下高效率区的范围较宽,处于0.8q~1.3q且其无堵塞性能优于原始方案;由新方案所得模型泵性能的预测曲线与试验结果基本吻合,最大误差为7.56%.     

离心泵转子系统临界转速的计算

依据Ｐｒｏｈｌ传递矩阵对离心泵系统进行了离散化,建立了传递矩阵的数学模型,并对"干"、"湿"两种状态下的转子临界转速进行计算,将计算结果与测试结果进行了对照,证明了计算方法的正确性．