叶轮径向间隙型式对轴流泵性能的影响

介绍改变转轮径向间隙大小、将叶片外缘正面修圆角、叶片外缘加边肋对轴流泵性能(扬程、效率)、噪声、间隙汽蚀的影响的试验研究结果.     

转速对转套式配流系统空化的影响

转套式配流系统的转速会影响空化特性,而空化又会导致转套式配流系统的容积效率下降,产生强烈的振动和噪声,影响系统的正常工作。建立了配流系统的Singhal空化模型,进行了仿真和试验研究。结果表明:转套式配流系统的最大气体体积分数随转速的增加而单调增加,且配流口处增长缓慢,泵腔内增加较大;空化占比随转速的增加也不断增加,配流口处的空化占比基本在20%以下,泵腔内可达到了25%以上,空化时间持续较长;容积效率随转速的增加先增大再减小,容积效率最大处的转速为500 r/min,最大容积效率可达92.13%;试验容积效率略低于仿真结果,最大误差为2%。     

高比转速离心式潜污泵空化特性研究

为研究高比转速离心式无堵塞潜水排污泵空化特性,本文针对一台350 QW 1500-16-90型排污泵运用CFD软件ANSYS CFX对不同叶片进口冲角时的空化特性进行模拟分析,做出性能预测并进行试验对比研究。结果表明:正冲角有利于提高高比转速离心式潜污泵的空化性能,随着叶片进口冲角的增大,对空化性能的影响是先变好再变差;泵的空化数值模拟预测与试验结果对比分析的相对误差在12.63%之内,表明CFD对潜污泵空化特性预测的准确性随着泵装置空化余量NPSH.的降低而降低,汽泡由叶轮叶片背面进口向出口蔓延,到临界空化状态时,在叶轮背面半径分别为0.1 1m和0.16m位置汽泡集中,最后在断裂空化点时在叶轮出口处堵塞流道。     

转速对涡旋液泵空化性能的影响

基于空泡动力学和两相流理论,采用Schnerr-Sauer模型,运用动网格技术对涡旋式液泵不同转速下的空化特性进行了数值模拟,得到不同转角下流场内空化发生位置和强度随着转速的变化规律,以及气液相的分布情况。结果表明:涡旋液泵低转速时不易发生空化,随着转速的增加,空化加剧且多发生在啮合间隙处及吸液腔内,转角较大时在动盘外壁面处也有较为严重的空化发生;随着转速的增大,泵进口流量增大,由于空化的加剧效率降低。     

大流量工况高比转速潜水排污泵空化性能分析及优化

为提升高比转速潜水排污泵在大流量工况下的空化性能,通过增大叶片进口安放角、减小包角的同时前移叶片进口边的方法,在不改变叶轮外形尺寸的基础上对叶轮叶片进行优化。基于CFD数值计算,预测了3个流量工况下的优化方案(方案二)高比转速潜水排污泵的外特性性能和空化性能,并与原有方案(方案一)的性能进行了对比分析。结果表明:随着空化余量的降低,叶轮进口边附近逐渐产生低压区,主要集中在叶片进口边背面。在叶轮外形尺寸不改变的基础上,增大叶片进口安放角、减小包角的同时前移叶片进口边,不仅可以提高高比转速潜水排污泵的外特性性能,还可以提高大流量工况时的空化性能。在流量为1 500 m~3/h时,必需空化余量仅为5.37m,比原有方案的空化性能提升了6.24m。     

考虑叶轮与蜗壳间隙的风机多因素正交优化设计

为了探究叶轮与蜗壳的上盖板间隙、下盖板间隙改变对风机性能的影响,分析风机性能改善的内部流场机理,获得静压效率更高的风机,将正交试验设计方法、CFD技术和试验验证等相结合,发展了一种基于正交试验设计方法和CFD技术的离心风机优化方法,并将该方法应用于某工业离心风机的优化设计;将叶轮与蜗壳的上盖板间隙、下盖板间隙和叶片前安装角作为3个独立因素,以静压效率为优化目标,基于该优化方法,对原风机进行多因素多水平的正交试验优化设计。结果表明,优化后风机的静压效率为77.29%,对比原风机静压效率提高了2.54%;叶轮与蜗壳上间隙对风机静压效率影响较大,优化后风机的湍流强度明显降低,二次流损失减小,风机气动性提高。     

连杆衬套内表面磨损的正交试验研究

在连杆衬套内表面磨损的试验研究中,分别选取间隙值、载荷和转速作为试验因子。用正交试验法进行摩擦磨损试验,并用极差分析法分析了试验结果。结果表明：对连杆衬套内表面磨损影响主次顺序为转速、载荷、间隙值。从中得到了连杆衬套内表面最大磨损量和最小磨损量的工况。     

叶片进口边开孔对离心泵空化和湍动能影响的研究

以某台低比转速离心泵为研究对象,提出了在离心泵叶轮入口处对叶片进行开孔的新方案,基于Realizable k-ε湍流模型和简化的Rayleigh-Plesset空化模型,研究了叶片进口边开孔对离心泵空化和湍动能的影响。对比分析了未开孔和几种不同开孔方案对离心泵性能的影响,计算得出扬程和效率并与实验数据进行对比。结果表明:在叶轮入口处最先产生空化的区域对叶片进行开孔,能够有效抑制离心泵内部空化情况的发生;4×1 mm开孔方案不仅改善了离心泵空化性能,还有助于减小湍动能耗损,使得离心泵内部流场更加稳定。     

柴油机连杆衬套磨损的正交试验研究

以单因素试验和正交试验方法设计连杆衬套摩擦磨损试验方案,在活塞销-连杆衬套往复摆动摩擦磨损试验机上研究载荷、转速、配合间隙对衬套磨损量的影响。通过方差分析和响应曲面法分析各因素及因素交互作用对磨损量影响,对工艺参数进行优化,建立磨损量的预测模型。结果表明:对衬套磨损量影响重要程度依次为转速、载荷、配合间隙;在交互作用中,载荷与配合间隙的交互作用对于磨损量影响比较显著。衬套磨损量响应优化的结果为在载荷取110 k N,转速为230 r/min,配合间隙为0.14 mm时,连杆衬套的磨损量最小,为5.4μm。     

滚刷型青核桃脱皮机的试验研究

通过正交方法对滚刷型青核桃脱皮机进行试验,对影响脱净率和破碎率的3个因素--螺旋毛刷辊的转速、投料速度、刷辊与下栅板初始间隙进行了分析,试验结果表明螺旋毛刷辊的转速对核桃脱净率的影响最大,初始间隙次之,投料速度影响最小,而影响破碎率的因素由强到弱,分别为螺旋毛刷辊转速、投料速度、初始间隙。螺旋毛刷辊转速70 r/min,投料速度25 kg/min,初始间隙56 mm时,综合指标达到最好。     

叶轮叶片数对低比转速离心式电泵性能影响的试验研究

为了探究不同叶片数对低比转速离心式电泵性能的影响,选取一比转速为37的低比转速离心式电泵为研究对象,在确保电泵其他主要几何参数不变的情况下,设计叶片数分别为3、4、5、6共4种不同方案的叶轮,并对此4种电泵进行外特性性能试验,得到扬程、电泵输入功率、转速和电泵效率与流量的关系曲线,对比分析得出了叶片数对电泵外特性的影响规律,以期为低比转速离心式电泵叶轮的叶片数选取提供参考。     

高低叶片对旋流泵性能影响的试验研究

本文对现有的旋流泵叶轮进行研究分析后,对3种不同比转速的叶轮进行重新设计,通过改变成不同高度的叶片数,对旋流泵的性能进行试验研究,获得了旋流泵的高叶片数不同时对其性能影响的变化规律,并对变化原因进行了分析。结果证明,高低叶片能够减小水力损失,提高旋流泵的扬程和效率,特别是当旋流泵叶轮的叶片数为6片时,2个对称分布的叶片比其余4个叶片高的叶轮的水力性能要好;当叶轮的叶片数为8片或10片时,3个均匀分布的叶片比其余叶片高的叶轮的水力性能要好,效率提高约3%。     

叶片包角对高比转速离心泵空化性能的影响研究

为了研究叶片包角对高比转速离心泵空化性能的影响,本文基于CFturbo和UG软件,利用CFX中的RNG k-ε湍流模型和Rayleigh-Plesset空化模型,对比转速为185的离心泵分别探讨其叶片包角为90°、95°、100°、105°、110°时该离心泵的空化特性。结果表明,叶片包角对高比转速离心泵外特性有显著的影响,其泵的扬程随叶片包角的增大而减小,且小流量时随包角的增大效率增加,大流量时则反之;同时随叶片包角增大,进口低压区的面积增大,进口空泡体积分数减小,离心泵的内部流动更加平顺光滑,叶片背面的旋涡消失,叶轮流道内的流线越趋于叶片的形状;叶片包角大小与离心泵的进口湍动能呈负相关;说明包角越大,高比转速离心泵的抗空蚀性能越好。     

端壁间隙流动对轴流泵性能影响分析

采用CFD计算工具FLUENT,基于N-S方程,采用标准K-ε紊流模型,以及SMPLEC算法,取间隙大小δ相对于转轮直径大小的0.5％、1％、1.5％、2％,对以上4种不同间隙在不同流量下轴流泵端壁间隙流动进行了数值模拟,同时也对轴流泵内部带间隙的流场进行了数值分析.结果显示:间隙的大小,影响着叶片的空化性能和水泵效率及扬程,对泵的性能有着巨大的影响.给今后轴流泵的设计改进提供了可靠的理论依据.     

带分流叶片的低比转速离心泵的特性研究

采用数值模拟和试验研究的方法对带分流叶片的低比转速离心泵的内外特性进行了研究。根据数值计算结果,添加分流叶片后,低比转速离心泵的扬程增加了5.3%,水力效率增加了1.6%。对有无分流叶片2种情况的静压云图、流线图和速度矢量图进行对比分析,研究了分流叶片对离心泵的影响。对带分流叶片的水泵进行了性能试验,分析了试验误差,数值计算和试验结果吻合的较好。     

转速对齿轮泵内流场空化强度的影响

针对齿轮泵中齿轮转速在500~3652 r/min的变转速条件下工作的实际工况,该文通过实验的方法研究了转速对某型齿轮泵内流场空化强度的影响。使用现有的齿轮泵测试实验台,对在齿轮泵转速改变的条件下,齿轮泵内流场的空化强度改变进行监测。由于空化无法直接测量,该文根据空化诱导振动理论对齿轮泵的振动进行测量,得到了齿轮泵内流场空化强度随齿轮转速上升而增强的规律。通过Pumplinx软件对内流场进行建模,利用软件特有的空化损伤模块进行了仿真验证,仿真结果表明齿轮泵内流场空化强度随齿轮转速上升而增强,与实验所得规律一致。本文所总结的规律对减弱齿轮泵内流场空化强度,提升使用寿命具有一定的参考作用。     

功率超声珩磨磨削区椭球状空化泡动力学模型及数值模拟

超声空化效应直接影响功率超声珩磨工件的表面质量、珩磨效率以及加工稳定性。基于能量平衡原理建立了磨削区椭球状空化泡动力学模型,采用MATLAB软件进行了数值模拟。从模拟结果可知:当不考虑液体介质的粘滞阻尼、时间滞后等因素时,单个椭球状空化泡动力学规律与球状空化泡类似,表现为类似于稳态空化的过程;珩磨压力、油石转速等磨削区特有的加工环境对近椭球状空化泡的生长和压溃影响较大。在数值模拟的基础上又进行了相应试验研究,证实油石表面超声空化泡的存在及功率超声振动珩磨磨削区的超声空化效应受到油石表面三维微观形貌影响。     

基于开缝引射流的离心泵空化流动研究

为确定不同形式的开缝对离心泵的影响,采用引射流技术对其进行了六种开缝设计,采用RNG k-ε湍流模型和改进的Kubota空化模型对其空化流动进行了数值求解。结果表明:在大流量工况下运行时,离心泵外特性突降的原因在于叶片发生空化后附着空化改变了叶片型线,堵住了整个流道,造成了叶片做功能力逐步丧失;选择合理的开缝宽度和角度,可以使叶轮流道内的流动更加均匀,湍流减小,提高泵的效率,还可以改善离心泵的空化性能,延缓空化的发生,降低泵的必需空化余量。     

双吸泵空化性能改进

针对某一比转速n_s=100的双吸泵在实际运行中叶轮严重磨损的情况,研究以时均N-S方程和RNG k-ε模型为基础,应用CFD软件对其进行空化模拟计算及优化改进。计算结果表明:叶片表面空化发生区域与现场运行叶轮出现蜂窝孔的位置较为吻合;加大叶轮入口直径及前盖板半径、延伸叶片进口至叶轮入口附近、调整叶片进口形状微拱起、增加叶片数等可在一定程度上改变叶轮入口水流流态,抑制空化的发生与发展,从而减轻对叶轮的空蚀破坏。该研究具有一定的工程实用价值。     

井下微型水轮机流场分析与优化设计

围绕煤矿综采工作面液压系统液压能量利用率低、控制电路冗杂等难题,提出了一种水轮机与发电机集成化设计的方法,对提出的水轮机进行参数分析及结构设计,结合水轮机压差和转速的流场分析结果,通过正交试验、神经网络和遗传算法,实现了不同叶轮宽度、叶轮间隙、基圆直径、入口角度、进出口相对位置和喷嘴尺寸结构参数下水轮机转速和效率的多目标优化设计。通过样机测试试验,优化后整体效率有明显提升,平均效率值提高了2.94%;最大效率值由15.6%提高至21.5%。可为小型水轮机的理论和试验研究提供支持。