PIV测量用模型泵的设计及测量中的误差分析

PIV(Particle Image Velocimetry)是进行离心泵内部流场研究的重要手段.为了研究离心泵内部流动情况,在参考现有离心泵结构的基础上,设计了一台PIV测量用有机玻璃模型泵,并对模型泵的可拍摄性能和水力性能进行了分析,表明模型泵适用于PIV测量,且水力性能满足要求.同时,介绍了模型泵、片光和CCD相机的布置及流场拍摄方法,分析了利用PIV测量离心泵内部流场过程中的主要误差:系统误差、示踪粒子跟随性导致的误差和光折射导致的误差,并对减小或消除误差的方法进行了探讨.     

实验用离心泵叶轮内流场的PIV测量

离心泵叶轮内流场的流动规律直接影响泵的扬程、效率等外特性指标,利用PIV测试技术可以在不干扰流场的情况下,进行高精度的测量。在实验中,使用PIV测量技术测量了离心泵内部流场,得到了离心泵内的速度分布,初步掌握了离心泵在不同工作条件下内部的流动特性。     

叶片仿鲨鱼鳍的导叶式离心泵数值仿真研究

针对导叶式离心泵内部流场流动不稳定的问题,运用仿生学技术和原理对鲨鱼鳍结构做了适当抽象处理,并运用在导叶式离心泵叶轮叶片前缘位置。对叶片仿鲨鱼鳍的导叶式离心泵内部流场进行了数值计算,研究了3个典型工况下离心泵内部流场的流动特性,得到了叶轮和导叶径向力的变化特性,进而分析了离心泵内部流场的湍动能分布规律,并进行了试验验证。研究结果表明:相比原模型,叶片仿鲨鱼鳍的导叶式离心泵改善了泵内流动特性,减小了泵内的湍动能分布;同时降低了叶轮和导叶的径向力,减弱了叶轮与导叶的动静干涉作用;仿鲨鱼鳍叶片减轻了导叶式离心泵内部流动的不稳定,明显提高了泵的扬程和效率等外特性参数。     

离心泵叶轮的三维流场仿真与分析

叶轮作为离心泵的核心部件,其质量直接关系着离心泵整个内部流场的分布,从而影响泵的工作效率。为缩短其研发周期并且提高其性能,文中对离心泵的内部流场进行数值模拟分析,计算得到离心泵内流场的压力分布、速度矢量分布图,分析检验离心泵的流动特性,为校验叶片型面的合理性提供了一种新思路。     

离心泵内流场的数值模拟

运用Cfdesign流体分析软件,对离心泵内三维不可压缩斋流流动进行了数值模拟.分析了离心泵吸入室、蜗室内流体不同截面处的压力及速度特性;并得到了泵的流量及扬程值,其结果与实验值达到了很好的吻合.通过对泵内流体数值结果分析,可以揭示其内部的流场特性,从而为今后泵的性能预测、设计提供依据,缩短开发周期及其成本.     

基于Labview离心泵瞬态特性的试验研究

为了进行离心泵的启动特性的试验研究,介绍了流体输送试验台搭建的全过程,便在基于labview基础上进行了离心泵启动特性的研究.最后通过对泵的瞬态特性的理论分析和实验研究建立了瞬态期间泵流量、扬程、功率、转速关系特性曲线,从而为泵压液体发射装置的研制奠定了一定的理论基础.     

离心泵叶轮内流场PIV研究

在不干扰流场的情况下，利用PIV流场测试系统对离心泵内部流场进行高精度测量。通过对离心泵设计工况和大、小流量工况下叶轮内部流场测试，获得了流道中相对速度分布图。对三种工况下叶轮内的相对流动及绝对流动进行了分析，讨论了相对速度在叶轮内的变化规律，验证了轴向旋涡的产生位置，为泵的水力设计提供了依据，实验结果令人满意。     

离心泵内部三维流场的试验研究

利用五孔球形测针仪对离心泵内部三维流场的速度、压力进行了试验研究,初步得出了内部流场主要特征和分布规律。为进一步探索泵内部三维流场的其它参数及泵的设计提供了理论依据。     

低比转速离心泵叶轮内部流场的CFD分析

基于N-S方程和标准k-ε湍流模型，利用CFD对低比转速离心泵叶轮内部流场进行了计算，分析了叶轮内部流场的速度分布和压力分布，并对预测结果进行比较，从而提出了利用CFD（Computational Fluid Dynamics）对离心泵叶轮进行性能分析的方法，为进一步完善泵设计理论、提高泵设计水平提供了有益的参考。     

叶片数对螺旋离心泵内部流场影响研究

利用工程上普遍采用的k-ε两方程模型和SIMPLE算法,对单叶片和双叶片螺旋离心泵的内部流场进行了数值模拟.得出了叶轮与蜗壳内的速度分布和压力分布等流场信息,比较了单叶片和双叶片螺旋离心泵的特性曲线,单叶片和双叶片螺旋离心泵内部流场的区别与联系,分析了叶片数对螺旋离心泵内部流动规律的影响.     

氟塑料离心泵性能预测及实验对比分析

以氟塑料离心泵IHF150-125-250为研究对象,运用流场计算软件FLUENT,对2种不同叶片形式叶轮氟塑料离心泵分别进行内部流场的数值模拟,同时在多功能水泵试验台上进行实验测试,将得到的外特性模拟预测数据与实验数据分别对比分析。结果表明,数值模拟的方法可以较好地对泵性能起到预测作用,改进后的扭曲叶片叶轮的氟塑料离心泵的性能优于现有的直叶片叶轮氟塑料离心泵。     

航空燃油离心泵抗汽蚀优化设计及仿真

针对航空燃油离心泵工作时出现的汽蚀问题,采用正交试验法对离心泵叶轮进行优化设计.选取叶轮出口直径D2、叶轮出口宽度b2、叶片数Z、叶片厚度H为正交试验的4个因素,完成了正交试验并对试验结果进行极差分析,得到了以泵汽蚀余量为优化指标的影响排序,并最终获得最优参数组合.通过流场仿真对现用离心泵和优化后离心泵的泵汽蚀余量和蒸...     

开式离心叶轮内部流道的数值模拟

采用了多块网格技术、雷诺平均N-S方程和应用S-A湍流模型,对开式直叶高速离心泵叶轮内部流场进行了数值模拟,并对开式高速离心泵作出了试验研究。通过数值模拟与试验研究的结果比较分析,得出该数值模拟方法可以较好地模拟离心泵叶轮内流场,总结出了影响离心泵叶轮内流场和外部特性的因素及其变化规律。为优化设计、提高泵的效率提供了有价值的参考。     

多级离心泵叶轮口环磨损监测方法研究

采用计算流体动力学理论对多级离心泵整机流场进行了建模,分析了多级离心泵口环间隙对整机流场的影响,得到了多级离心泵效率随口环磨损变化的曲线,引入了轴向振动指标,将效率与轴向振动相结合,提出一种口环磨损量实时监测评估方法。建立了多级离心泵实验台,将实验结果与模拟结果相对比,验证了所提出方法的可行性。通过实验分析了口环磨损故障与叶轮腐蚀以及堵塞故障的特点,排除了叶轮腐蚀及堵塞对口环磨损实时监测的影响,完善了所提出方法。     

流体激振力对高速泵转子振动特性的影响研究

对高速泵三维流场进行了非定常计算,分析了高速泵内的压力分布情况。研究了高速泵叶轮上的稳态径向力和脉动径向力,分析了流体激振力对高速泵叶轮系统的振动及其轴心轨迹的影响。计算结果表明:泵内部流场的压力分布合理,稳态作用力的计算符合实际数据;瞬态作用力与叶轮和隔舌的干涉流动有很大关系;在脉动激振力作用下,泵转子振动响应谱图中出现了脉动激振力的频率及其谐波频率。     

圆柱形叶片潜油离心泵流场的三维数值分析

采用CFD方法研究了潜油离心泵的内部流场，讨论分析了3种不同工况下叶轮和导轮的数值计算结果。数值模拟捕捉到了离心泵内部许多不良流动现象，探讨了影响离心泵效率的原因。泵在设计工况有着良好的流动性能，在非设计工况出现了不良流动现象，影响了泵的效率。计算结果还显示：潜油泵叶轮有较好的水力性能，而潜油泵导轮的水力性能是不完善的，效率较低。     

Experimental investigation on the flow-induced noise under variable conditions for centrifugal pumps

With extensively using of centrifugal pumps,noise generation in these pumps is increasingly receiving research attention in recent years.The noise sources in centrifugal pumps are mainly composed of mechanical noise and flow-induced noise.And the study of flow-induced noise has become a hotspot and important domain in the field.The flow-induced noise closely related to the inner pressure pulses and vibration of volute in pumps,therefore,it is necessary to research the interaction and mechanism among them.To investigate the relationships,a test system is designed which includes a test loop and a measurement system.The hydrophones and pressure sensors are installed on the outlet of the pump and vibration acceleration sensors are disposed on the pump body.Via these instruments,the signals of noise,pressure pulses and vibration are collected and analyzed.The results show that the level of flow-induced noise becomes smaller as the flow increment during low flow rate operations,and it is steadily close to the design point,then it increases with the growing of flow rate in high flow rate conditions.Furthermore,there are some similar peak points in the power spectrum charts of noise,pressure pulses and vibration.The broadband noise at low flow rate is mostly focused on the region of 0-40 times shaft frequency,which is mostly made by rotating stall and vortex;while the noise at high flow rate conditions is focused on the region of 60-100 times shaft frequency,which may be mostly made by cavitations.The proposed research is of practical and academic significance to the study of noise reduction for centrifugal pumps.     

基于CFD/CA的离心泵流动诱导噪声数值预测

基于Lightill声类比理论,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)和计算声学(Computational acoustics, CA)相结合的算法对离心泵内部声场进行求解。基于SST k-ω湍流模型封闭雷诺时均方程,对离心泵内流场进行三维非定常计算。在流场计算的基础上采用边界元法对叶片偶极子源和蜗壳偶极子源的辐射声场进行求解,研究了蜗壳振动对声压级分布的影响,并搭建试验台对所提出的算法进行验证。结果表明,叶频及其倍频是流动诱导噪声的主要频率,隔舌附近监测点的压力脉动强度最大;声振耦合作用对声压级分布的影响不可忽略,模态振型所在的频率(580 Hz)下声振耦合作用的影响较大;泵出口场点的声压级比进口大,且均在叶频处最大,效率最高的工况点声压级最小;声场模拟和试验结果在趋势上基本吻合,最大相差3.1%,肯定了所提数值算法的预测作用,可为离心泵低噪声优化设计提供参考。