对旋轴流水轮机的非定常数值模拟研究

为了研究采用对旋转轮的新型轴流式水轮机的非定常性能,应用三维非定常数值计算方法,对该新型水轮机进行了数值模拟研究.数值计算中,采用了全三维全流道的数值计算方法,基于DES(Detached Eddy Simulation)方法获得了对旋轴流水轮机的非定常流场和能量性能.计算结果显示,该新型水轮机在一个转动周期的不同时刻,其内部流场存在显著的非定常特性.     

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.     

微小型粘性泵的内部流场PIV试验研究

根据偏置于两平板间转子两端剪切力不平衡的原理,本文设计加工了偏置式垂直转子微小型粘性泵,并利用PIV技术对其内部的流动进行了可视化量测.通过对试验数据进行进一步的分析,得到了其内部流场的流线分布及相关性能曲线.     

轴流式水轮机摆度对压力脉动的影响

水轮机组运行中过大的振动摆度将导致轴瓦温度过高以及上、下机架和机组本身疲劳破坏,甚至导致机组的共振,将对机组的稳定运行造成很大的影响.本文以大型轴流转桨式水轮机为研究对象,在实际运行中该机组主轴的摆度在0.15～0.35 mm之间.本论文通过对轴流转桨式水轮机全流道三维非定常湍流计算,主要预测了转轮后、尾水管进口及尾水管内等几个位置在未考虑主轴摆度、主轴摆度分别为0.2 mm和0.3 mm情况下的压力脉动,对以上三种情况下产生的压力脉动结果进行了比较和分析,从而探讨了轴流式水轮机主轴摆度对压力脉动的影响.     

开敞式水泵吸水池内部流动的信号测量与分析

为了研究水泵吸水池内部漩涡流动的非定常特性,测量了该流动的压力信号和振动信号,并用小波互相关分析的方法对所测信号进行处理。使用该方法,可以得到任意两种信号在不同尺度下的相互关系,并且通过与传统互相关分析方法的对比,得到了两种信号的主导相关尺度。分析结果表明,水泵吸水池内部流动所引起的压力和振动变化关系密切,都是由吸入涡的非定常特性引起的。     

垂直转子轴式微型泵的LBM模拟

为了对垂直转子轴式微型泵内部流动规律进行深入研究,采用格子Bo ltzm ann法(LBM)对该微型泵全流场进行了数值模拟。采用基于插值公式及固壁处动量平衡的弯曲固壁统一边界条件和移动边界条件,对具有圆、椭圆、互垂直双椭圆等3种不同截面形状转轴的微型泵内部流动进行了定常与非定常的计算,得到了微型泵进出口处平均压差、出口处平均量纲一化速度随时间的演化过程。结果表明:随着R eyno lds数的减小,流体的粘性作用不断增大,垂直转子轴结构可对流体进行更加有效的输送;圆形截面转轴比椭圆和互垂直双椭圆截面转轴具有更好的泵送性能。     

离心式血液泵水力性能的实验及数值模拟

为研究血液泵中的流动与水力性能和生理相容性的内在联系,在闭式血液泵实验台上,通过调节电机转速和控制流量的方式对一种径向离心式血液泵进行了外特性实验研究。为了与实验对比,对该泵进行了全流道三维定常湍流数值模拟。根据实验结果及流动分析得知:血液泵在流量5 L.min-1时扬程大于1 m,通过调整电机转速可以得到宽广的运行范围;血液泵运行在较低转速时流动的Reynolds数效应不可忽略;叶片吸力面出口附近壁面剪切应力较大,是造成血液损伤的危险区域。     

微小型泵内粘性流动的试验与基础研究

为了对垂直转子微小型泵的内部粘性流动规律进行深入研究,根据偏置于两平板间的转子两端剪切力不平衡的原理,设计了一种偏置式垂直转子微小型泵,并利用粒子成像测速(PIV)技术对泵体内部的粘性流动进行了可视化量测。根据N-S方程对微小型泵的内部粘性流动进行了数值模拟计算。两种方法均得到了泵体内部的流线分布、泵体出口端面的平均速度和体积流量与Reynolds数的关系曲线。比较和分析结果表明:当Reynolds数小于100时,泵体出口端面的平均速度、体积流量与Reynolds数基本成正比关系;随着Reynolds数的减小,流体的粘性作用相对增大,垂直转子微小型泵可对流体进行更加有效的输送。     

超小型粘性泵内部流场的基础研究

根据偏置于两平板间转子两端剪切力不平衡的原理,本文设计加工了偏置式垂直转子超小型粘性泵,并利用PIV 技术对其内部的流动进行了可视化量测。通过对试验数据进行进一步地分析,得到了其内部流场的流线分布及相关性能曲线。为了更好地研究其内部流动特性,本文还通过N—S方程对其内部的流动进行了数值模拟计算,并分析比较了计算和试验结果。