联体泵-马达壳体内流场功率损失特性

联体泵-马达工作过程中由于流场功率损失过大,造成摩擦副磨损、压力供给不足、旋转部件发热等问题,降低整机的可靠性和寿命。采用了Mixture多相流模型及自编程的网格变形运动控制程序,建立了联体泵-马达壳体内部流场功率损失特性数值仿真模型。通过分析连体泵-马达壳体内油-空气两相流场中涡结构和湍流参数,揭示了壳体内流场功率损失产生机理及分布特性,并研究了转速和泵斜盘倾角对功率损失的影响规律。结果表明:流场涡结构及湍动能较高区域均集中在柱塞及缸体转动区域,该区域的搅拌损失占比为98.91%,湍流耗散损失占比为60.66%,是壳体内流场功率损失主要来源区。转速的增加导致流场湍动能升高,流场总损失增加;转速从955 r/min增大至3000 r/min后,流场总损失增加了1441.36 W。泵斜盘倾角的变大,使马达侧转速增加,流场更紊乱,流场总损失增加;泵斜盘倾角从0°增大至17.5°,流场总损失增加了1077.04 W。     

核主泵流体动压型圆形深槽密封的热流耦合分析

以核主泵流体动压型圆形深槽第二级密封为研究对象,建立包括密封环、端面液膜和密封腔组成的三维跨尺度传热系统。采用Fluent软件,在流固交界面采用强制耦合,求解能量方程和N-S方程,获得端面间液膜、密封环、密封腔的流场分布、压力分布和温度分布,在此基础上研究转速、冲洗量和冲洗进出口位置对三维传热系统的影响。结果表明:冷却冲洗对于密封环的散热有显著效果;深槽能降低密封端面的温度,起到局部的冷却作用;深槽结构以及流体惯性作用,导致深槽两侧存在压力梯度;转速对温度场的影响远大于冲洗量的影响;冲洗进出口位置对密封环、密封腔的温度场影响较大,冲洗进出口位置均存在最优值,进口在无量纲量L/L0为4/7处最优,出口位于动环外周凸台处有较好的冷却效果。     

导叶周向布置位置对核主泵压力脉动的影响

基于RNG k-ε湍流模型和滑移网格模型,对核主泵导叶在不同周向位置缩比模型的内部流动进行全三维非定常数值计算。研究导叶周向布置位置对叶轮出口、叶轮-导叶间隙处以及泵壳内压力脉动的影响规律,并分析导叶周向位置对导叶下游流动的影响,结果表明:导叶周向位置对模型泵内压力分布影响较大,在时域图中,导叶位置主要影响模型泵内压力脉动的波动幅度,导叶在α=0?时压力脉动的主波动幅度最小;在频域图中,导叶位置主要影响压力脉动能量幅值,导叶在α=0?时脉动能量幅值最小。叶轮出口的压力脉动能量幅值最大,泵壳内的能量幅值最小,压力脉动主要由动、静叶间的相互干涉引起。叶轮出口、叶轮-导叶间隙处的压力脉动频率主要受叶频影响,泵壳内的压力脉动频率仅与转频有关。导叶周向位置对导叶下游的内部流动影响较大,导叶在α=0?时截面B—B内的压力分布均匀、压力梯度小。合适的导叶周向位置可有效改善泵内的压力脉动分布,进而降低泵的振动。     

全透明模型泵的设计及PIV流场测量

为了便于观察挖泥船泥泵内部的流动情况,设计了一台全透明模型泥泵。泵入口流道位于泵轴侧,便于对泵内部流场进行全域整体观测。探讨了泥泵的水力特性和可拍摄性,获得了叶轮内瞬时流场的速度矢量。结果表明,所设计的模型泵适用于PIV流场测量。     

层板结构冷却机理的数值模拟研究

应用商业软件对一种典型的层板结构选取多个单元进行了流动和换热的耦合计算,考虑了燃气侧及冷气侧流动的影响,燃气及冷气的流动方式模拟层板叶片中真实的流动方式。网格划分采用非结构性网格,湍流模型采用k-ω双方程模式,速度与压力采用SIMPLE算法耦合求解。获得了层板内部的流动和换热情况,流体域、固体域的温度信息。发现冲击孔及气膜孔内部的流动不具有对称性,各换热面的换热系数分布也不均匀,燃气侧局部区域出现负热流现象。分析了层板燃气侧、内部及冷气侧的流动和换热特性及其对层板冷却有效性的影响,得到了层板冷却有效性随吹风比变化的曲线。     

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.     

汽车高低温散热器连接方式对散热影响的研究

散热器是汽车冷却系统的核心,对整车正常运行具有重要影响。现代汽车冷却系统多由高温、低温散热器组成,而两部分串联、并联不同的布置形式对冷却系统散热效果和流场分布具有重要影响。基于以上特点,搭建了不同布置形式的散热器二维仿真模型,对比两种形式散热器的散热效率、散热特点等;搭建三维模型,分析内部温度场、速度场等分布及出入口温度变化;搭建车辆冷却试验系统平台,对模型仿真结果进行验证分析。分析结果可知:串联式散热器散热效率略高,但由于发动机一泵两路的散热形式,并联形式散热器适用范围更广,对高温恶劣情况的耐用性更好;而并联式散热器进水口位置不佳,散热器没有充分利用冷却资源;试验验证模拟分析的准确性,分析结果对改进冷却系散热器的设计有重要指导意义。     

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。     

高温高入口压多级自平衡离心泵

自平衡多级泵为API 610 BB5结构双壳体节段式离心泵,通过叶轮对称背对背布置,可在不设置平衡盘的情况下,自动平衡轴向力,减小了泵运转过程中平衡盘磨损故障率。泵外壳体进水侧和出水侧采用等压设计,整体按最大设计压力进行静水压试验,可承受高达10MPa的吸入压力。泵的进、出口均垂直向上布置,内壳体采用整体抽芯结构设计,可在不拆卸进出口管线的情况下对泵(机械密封、轴承体等)进行检修维护。本文介绍了泵主要零部件的设计过程、这种结构的优点以及发展前景等。     

排盐泵热流固耦合特性分析

为获得排盐泵实际工作状态下的结构强度,对泵内部全流场进行多工况定常数值模拟,并基于Workbench平台对泵转动部件进行了单向流固热耦合计算,得到了不同工况下转动部件的温度场、最大等效应力以及应变分布。结果表明,在排盐泵运行中,诱导轮处温度最高,且各工况下最高温度均出现在诱导轮叶片上;排盐泵最大等效应力出现在叶轮出口后盖板与叶片背面交接位置处,且小于自身材料的抗拉强度;在排盐泵叶轮上应变分布比较均匀,呈现中心对称分布,相同半径上的变形值基本相同,但是叶轮出口处,两叶片之间部分盖板的位移量大于相同半径的其他位置。     

高度融合电机叶片泵的仿真分析

基于电机叶片泵一体化技术,结合在实际生产和应用中的要求,提出了一种结构更加简化的高度融合电机叶片泵（纵向融合的电机叶片泵一体机）。介绍了高度融合电机叶片泵的结构组成和工作原理,同时建立其数学模型和物理模型,并通过ANSYS软件对其主轴-转子（叶片泵转子）的支撑效果、流场以及温度场进行仿真分析。研究表明,纵向对称结构形式的高度融合电机叶片泵具有优异的减震降噪和冷却散热的性能,为其成品化的实现奠定理论基础。     

基于转子动力学及振动传递路径的轴向柱塞泵振动研究

基于转子动力学及振动传递路径理论,提出一种研究高速高压轴向柱塞泵振动产生及传递的新思路。以轴向柱塞泵旋转组件、联轴器及电机旋转组件为对象,构建泵-电机组转子系统,采用转子动力学和复杂机械系统振动传递理论研究转子系统动力学行为及声振特性演化规律。主要研究内容有：泵-电机组干转子系统动力学建模及其动力学行为分析;间隙环流作用下泵-电机组湿转子系统动力学行为分析;轴向柱塞泵机械多维振动传递机理及声振特性传播分析。预期获得的研究成果,将为揭示高速高压轴向柱塞泵振动机理,实现精准振动控制奠定理论和技术基础。     

高温热泵用螺杆压缩机电机流场的数值研究

为研究半封闭双螺杆压缩机应用于高温热泵时电机内部的温度分布状况,基于电机结构建立了电机内部制冷剂流道模型,通过CFD模拟了在高蒸发温度时电机内部的温度场与制冷剂R134a速度场。研究结果表明:当蒸发温度升高时,采用进气冷却电机效果减弱,电机内部温度升高,在制冷剂流速较小的区域出现超过100℃的高温点。该研究提供了高进气温度时电机内部温度分布情况,为高温热泵用螺杆压缩机的电机冷却方案提供了思路,同时为压缩机优化设计提供了依据。     

带冲洗溢流阀的斜轴式轴向柱塞液压马达功能分析与比较

针对斜轴式轴向柱塞定量液压马达在实际工况中马达体温度升高的情况,结合液压马达结构特点及产生热量的原因,经分析采取了内置定量冲洗,外置可调压冲洗阀和外置可调压安全冲洗溢流阀三种方式来实现液压马达的冲洗降温。     

螺旋式纸浆离心泵内部流动的数值模拟

为分析螺旋式纸浆离心泵内部流动状态，给优化过流部件结构的优化设计提供基础，采用CFD分析软件Fluent对螺旋式离心泵内部单相流动和固液两相流动进行了数值模拟。给出了螺旋式叶轮建模方法和流场分析方法，分析了泵内流体速度和压力的分布特性，并基于流动模拟结果预测了水力性能，单相输送条件下的计算结果与试验结果取得了较好的一致。通过对一定体积浓度和颗粒粒径下固液两相流的研究计算，分析了螺旋式离心泵叶片表面以及流道内的固液相分布状态，对螺旋式结构的优化具有一定的参考意义。     

Experimental Research on Salt-out Particle Motion and Concentration Distribution in a Vortex Pump Volute

The vortex pump is suitable for salt solution transportation. But the salt-out flow mechanism in the pump has not been understood fully. Salt-out layer formation and growth rate are closely related to crystal particle motion and concentration distribution. Study on the particle hydrodynamic characteristics in the pump volute becomes a key problem, because the crystal particles are mainly distributing in this zone after they enter the pump. Phase Doppler particle analyzer(PDPA) is used to measure the two-phase flow field in a model pump volute to get more understanding about the salt-out phenomenon. The crystal particle velocities are obtained in all three peripheral, radial and axial directions. Particle size and particle number density(PND) measurements are also performed in the experiment. Results are presented and discussed along the radial direction under different pump operating conditions, as well as various axial measurement positions. It is found that particle velocity gradient of peripheral component varies with the pump discharge. There is a turning point of relation between peripheral velocity component and discharge. Radial flow velocity curves look like a saddle shape and velocity magnitudes are changing greatly with the discharge. The non-equilibrium velocity feature between liquid and solid phase on this direction is also remarkable. Particles flow into the impeller at radial position R1, and the axial velocity component increases in this region. The particle size curve shows an open-up parabola distribution. The largest particles are distributing near the casing peripheral wall. As flow rate increases, accordingly PND increases. It also grows up in the axial-outward direction towards the suction cover. Crystal particle aggregation phenomenon can be revealed from the analysis of particle size and PND distribution, and the aggregation region is determined as well. Research results are helpful for optimal design of this kind of pump preventing salt-out.     

射流管伺服阀通油冷却建模与仿真分析

射流管伺服阀在高温环境中易发生共振、卡滞、零漂等故障,提出在阀体中增设通油冷却以实现冷却隔热的目的,保证其在高温下正常运行。以某型射流管阀为载体,建立了包含冷却油路、射流管油路及主阀油路的三维流-固-热仿真分析模型。分析了正常工况下冷却油路的压降特性和热防护特性,讨论了4种油路故障状态下的伺服阀热场分布特征。结果表明,在射流管及主阀正常通油的条件下,力矩马达发热量可以被有效带走,而通油冷却结构则可进一步隔绝外界高温的影响,从而可以保证马达不超温;当发生射流管堵塞或主阀卡滞时,此时力矩马达发热量可以经由通油冷却油路带走,同时隔绝外界高温影响,也可保护力矩马达不超温。研究还发现,冷却油流经减压器时产生大量节流热,对通油冷却的冷却效果产生不利影响。     

直河道水源热泵空调系统对河水温度场影响的模拟研究

应用CFD软件模拟直河道水源热泵空调系统冷却水热量对河水温度场的影响,就河水温度场随空调系统冷却水流量和温度的变化以及河水的蓄热能力展开研究,得出系统冷却水与河水之间合理的流速比和流量比,以及河水最高温度和平均温度沿河水流动方向的变化情况。