负载力矩对管路涡轮内流影响的数值预测

为考察管路液力涡轮的水力特性,采用修正k-ε模型对四种负载力矩条件下的管路液力涡轮进行全流道三维湍流数值模拟.分析了管路涡轮叶片表面、叶片间流道和转轮后部的尾流流动,讨论了输出转速以及涡轮水力效率的变化特性及其与内部流动特征的关系,并与试验结果进行了比较.结果表明,设计额定负载下涡轮叶片表面压力梯度分布合理,转轮内流动及尾流流态较好,水力效率最高,高负载条件下转轮内出现较大的叶尖涡和尾流分离涡,水力效率也很低.     

水下气体射流初期流场的数值研究

水下气体喷射产生一个复杂的非稳态多相流场.为建立两相流场结构的预测方法,并揭示水下气体射流初期的流动演化和气水的相互作用,采用VOF两相流模型对水下气体喷射过程进行了数值模拟,分析了气体喷射形成的复杂流场结构.结果显示,在喷射初期,喷射形成的部分气泡在逆向涡流带动下向后翻卷;管口附近产生压力峰值区,该峰值快速衰减趋近于周围环境压力;射流过程中气液两相流场内形成了复杂的压缩和膨胀波以及涡旋运动.     

自激脉冲射流喷嘴参数对装置能耗影响分析

为揭示喷嘴各参数变化对低压大流量自激振荡脉冲射流装置能耗的影响,本文借助数值模拟的方式,对自激振荡脉冲射流喷嘴的能耗问题进行了探讨,根据各结构参数和运行参数变化对腔内速度矢量场、腔内空化区形状即压力场、以及脉冲射流频率影响的分析结果,得到了如下论断:在合适的工况下,上喷嘴入口速度的降低将同比例降低下喷嘴出口的能量输出,上喷嘴压力提高与下喷嘴射流动能的增加成三倍关系.经过与试验结果对照,验证了这一结论,这一结果对于优化设计自激振荡脉冲射流喷嘴,指导自激喷嘴工业化设计具有重要的价值.     

两种喷嘴喷射性能的试验研究

为比较自激振荡脉冲喷嘴和连续射流喷嘴的喷射性能,利用自行搭建的喷嘴性能测试装置对两种喷嘴的喷射性能进行了试验研究,实测了不同压力下两种喷嘴的时均喷液量,分析了不同口径的连续射流喷嘴和自激脉冲喷嘴的喷射特性,主要探讨了连续射流喷嘴、自激喷头下喷嘴直径对喷嘴喷液性能的影响,并进行了两种射流打击油泥样本的对比试验．试验结果表明,时均喷液特性相似的连续射流和脉冲射流在冲击油泥样本时,相同时间下脉冲射流的冲击破坏范围要大于连续射流,根据试验中油泥的屈服破坏过程,确定了射流有效打击力的临界值,建立射流清洗油泥时有效射程的经验估算式．     

接触式机械密封流固耦合模型及性能分析

为研究不同密封压力下接触式机械密封的密封性能,考虑密封端面的压力变形和表而微凸体接触,建立了密封端面的流同力耦合模型,给出了数值求解方法.通过实例分析了密封压力对御封关键性能指标的影响.该模型分析结果表明;随着密封压力的增大,端面间液膜厚度,泄漏率明显增加,密封压力对液膜压力、接触压力的分布影响较大.该模型能较好地用于接触式机械密封流田耦合问题的分析和密封的优化设计.     

涡流二极管内空化流动的实验研究

为了研究涡流二极管内空化流动的发展过程及对其性能的影响,对其空化现象的标志性现象—空气柱进行了试验研究,试验中捕捉了空气柱的形成过程,记录了不同雷诺数及不同出口背压下的空气柱尺寸,最后测量并对比了不同空气柱尺寸下的涡流二极管的性能。试验结果表明;空气柱是微气泡由于亨利定律在旋转流场形成的压力梯度下而发生的输运效应形成的;空气柱随雷诺数的增大而增大,不同雷诺数下的增大速度有所不同;相同流量下,出口背压越大,空气柱尺寸越小,涡流二极管的性能越高。上述结论对涡流二极管的设计及其指导工程应用具有重要的价值。     

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.     

水泵水轮机空载开度压力脉动特性预测

为了解水泵水轮机非同步导叶启动过程空载开度下的压力脉动特性,优化机组的性能提高并网成功几率,采用RNG k-ε模型对水泵水轮机非同步导叶空载点进行模拟,并对内部流场和压力脉动特性进行了分析。结果表明,转轮与活动导叶之间的压力脉动由叶片通过频率央定,尾水管涡带的周期性旋转导致尾水管进口呈现低频压力脉动,压力脉动幅值最大处位于预开启同步导叶与转轮之间。     

两介质段瞬变流的修正特征线法

本文针对变波速可压缩两介质段非定常流的数值模拟,提出了修正特征线法。为使计算网格保持矩形,将一个大于1的修正因子α引入动量方程,从而在一定的范围内对特征线斜率进行调整,并据此确定时间和空间步长。其中因不满足稳定性条件而造成的误差由修正因子对动量方程进行修正。这种方法适用于一般瞬变流和振荡流。为解决介质界面连续移动的问题,本文提出了可自动调节空间步长的浮动网格,这使计算单元介质得以保持单一。通过在压力项中加入人工粘性改善了计算的稳定性。文章最后给出了计算实例。     

设计参数对涡流二极管泵性能影响的试验研究

为了得到涡流二极管流体泵输送系统主要系统参数的设计依据,建立了系统参数可调的性能试验装置,试验测试了气源压力、供液槽液位及气液换能筒内液位变化行程等系统参数变化条件下系统的水力性能变化特证,分析了系统参数对系统水力性能的影响。试验结果表明,在保证系统稳定的前提下,适当增大气源压力,提高供液槽液位,增大换能筒液位变化行程可以提高涡流二极管泵系统的时均排液量和容积效率,获得较为理想的周期特性。