叶片进口修缘对离心泵汽蚀性能影响的数值计算与试验研究

为了改善离心泵的汽蚀性能,根据经验,确定了两种叶片进口修缘形式。首先通过原型泵的外特性试验,确定了能量性能和汽蚀性能曲线。基于完整空化模型和混合流体两相流模型,对原型泵运行工况下叶轮内空化流动进行全流道数值计算。预测得到原型泵能量性能和汽蚀性能曲线,与试验曲线吻合良好;同时得到汽蚀发生过程中叶轮流道内空化发展的静态特征,与理论相符。故采用相同的数值分析方法对两种叶片进口修缘后的叶轮进行分析,分析表明：进口修缘后泵的汽蚀性能得到了提高,叶片进口工作面修缘形状越接近流线型,泵的汽蚀性能越好。对较好修缘形式的泵进行试验,得到其能量性能曲线和汽蚀性能曲线,数值分析与试验研究的曲线吻合,修缘后泵的临界汽蚀余量得到改善。研究结果对离心泵汽蚀改善的方法具有一定的指导意义。     

离心泵输送粘油时必需汽蚀余量的CFD解析

粘度比水高的粘油会使离心泵的必需汽蚀余量增大,影响其正常运行。粘油的汽蚀余量试验需要特殊的试验装置和试验过程中汽泡不易去除等困难使这方面的试验资料相当稀缺。为此,本文首次采用CFD方法研究了离心泵输送粘油时的汽蚀性能,并与现有的必需汽蚀余量换算系数曲线和试验结果进行了对比。为了确保计算的稳定和准确,叶轮和蜗壳采用了四面体-正六面体混合网格、交错压力差分格式和网格调整技术。获得的扬程-有效汽蚀余量曲线光滑,计算的不同雷诺数下的必需汽蚀余量换算系数与现有的结果吻合。本文对于离心油泵的设计和汽蚀性能计算具有应用价值。     

诱导轮和离心泵叶轮内部空化流动数值分析

为了提高诱导轮离心泵的空化性能和运行稳定性,阐明诱导轮和离心泵叶轮几何参数对空化性能的影响规律,基于空泡可压缩性影响修正的RNG k-ε模型和改进的空化模型,对诱导轮和离心泵叶轮内部流场进行空化数值计算。数值结果表明:在小流量工况和额定工况下,空化性能曲线基本一致;在大流量工况下,空化特性曲线波动相对比较严重,空化性能较差。额定流量下泵蜗壳水力损失最小,小流量工况下蜗壳水力损失最大。临界汽蚀余量时,蜗壳水力损失突升。无空化条件下,随着前口环间隙值的增大,诱导轮扬程、效率和前口环间隙泄漏量增大,泵和叶轮的扬程、效率值降低,泵的空化特性曲线的稳定性变差,使诱导轮叶片出口液流角发生偏转,导致诱导轮和离心泵叶轮内部产生周期性的交变空化流。     

离心泵内流场空化特性的数值模拟研究

针对离心泵内流场特性分析困难的问题,对离心泵流场数值模拟的几何模型建立、模型网格划分和边界条件设定进行了研究,采用计算流体力学方法,获取了在敞水性能条件下离心泵的扬程-流量、效率-流量的变化关系;结合Zwart空化模型,重点对不同有效汽蚀余量时离心泵的空化流场进行了数值模拟,得到了离心泵的内部流线和空泡分布的情况,并与该离心泵机组进行了性能测试实验,最后在此基础之上进行了对比分析。研究结果表明,所采用的数值模拟方法和空化模型合理有效,此结果可为进一步开展离心泵空化监测技术研究提供借鉴。     

叶轮流道入口喉部面积对离心泵空化性能的影响

为了探究叶轮流道入口喉部面积对离心泵空化性能的影响,以某型号离心泵为研究模型,通过修改叶片包角和方格网流线构建了4组具有不同叶轮流道入口喉部面积的叶轮,基于RNG k-ε湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型,对4组模型泵方案的空化性能进行数值模拟。研究结果表明：在保持叶轮流道出口面积不变的前提下,叶轮流道入口喉部面积增大,初生空化余量NPSH_i与临界空化余量NPSH_r的变化存在相反的趋势,两者之间没有倍数关系;临界空化余量NPSH_r主要与叶轮流道面积的变化趋势有关,宽敞流道有利于降低离心泵的临界空化余量,提高空化严重时的断裂扬程;初生空化余量NPSH_i与叶轮进口几何形状有关,为获得较小的初生空化余量,在水力设计过程中,须采用使入口喉部面积减小的措施。     

旋流泵内部流动及吸入性能试验研究

通过萝卜水流流动和气水混输观察试验，研究旋流泵流动原理，探讨旋流泵涡室流动模型。通过对液下旋流泵进口直径D0对性能影响的对比试验，确定D0/D2的最佳比值。对旋流泵汽蚀余量曲线及汽蚀对泵扬程的影响与同比转数离心泵进行对比分析，探讨旋流泵汽蚀性能特点。     

基于Excel的离心泵NPSH3预测研究

泵类产品检验机构承担大量政府监督抽查任务,为了满足对同种型号的离心泵的汽蚀余量数据分析处理的需要,提出了一种基于Excel的离心泵NPSH3的预测方法。Excel具有强大的函数和曲线处理能力,首先在Excel中实现NPSH的计算功能,然后根据试验数据,在Excel中生成所需要的曲线,最后同型号离心泵生成的试验数据和曲线进行对比分析,预测该型号离心泵的NPSH3值。能够有效解决测试软件对同型号离心泵汽蚀余量分析不足和人为过度依赖测试软件分析试验数据的问题,对提高离心泵汽蚀余量数据分析有一定的指导意义。     

中低比转速离心泵叶轮多目标优化设计

中低比转速离心泵效率普遍不高，主要因素是泵的损失过大，在减小泵的损失时，容易使汽蚀余量增大，扬程曲线产生驼峰，为提高泵效率，减少汽蚀余量，消除扬程曲线驼峰，本文论述了以中低比转速泵的能量损失最小，汽蚀余量最小及消除扬程曲线驼峰为多目标函数，以叶轮主要参数为设计变量的泵叶轮优化设计方法，通过优化，获得了满足一定扬程和流量的最优参数组合。     

旋流泵汽蚀性能试验研究

为了了解旋流泵的汽蚀性能,分别以IS150-100-300(LXH)、IS 125-80-230(LXH)为试验对象,对两种型号的旋流泵进行多工况下的汽蚀性能试验研究。结果表明:旋流泵的有效汽蚀余量会在规定的必需汽蚀余量上下波动,这就需要进行多组试验以确保试验的准确性;在汽蚀余量较小时,扬程会有明显的减小,其原因是汽蚀堵塞了流道,导致扬程降低。此外,泵试验时振动现象明显比非汽蚀工况时更为剧烈。     

诱导轮叶片参数对大流量离心泵汽蚀性能的影响

诱导轮作为离心泵的重要辅助部件之一,对水泵汽蚀性能的改善有重要作用。针对某大流量离心泵汽蚀性能不佳的问题,采用响应面分析和数值模拟的方式,对该离心泵的诱导轮叶片参数进行了优化,探究了诱导轮导程、叶片厚度和叶片数对大流量离心泵汽蚀性能的影响规律。首先,构建了大流量离心泵的仿真模型,对其进行了外特性计算,将计算结果与试验结果进行了对比,对仿真结果的可靠性进行了验证;然后,根据诱导轮扬程与泵汽蚀性能呈正相关的规律,以诱导轮的叶片参数(导程L、厚度T、叶片数Z)为变量因素,以诱导轮扬程最大为优化目标,对诱导轮进行了响应面计算分析,得到了响应面优化后的诱导轮叶片参数,并对比分析了优化前后诱导轮的扬程;最后,针对诱导轮优化前后的离心泵,在不同工况下进行了叶轮汽蚀情况和临界汽蚀余量对比分析。研究结果表明：叶片导程对诱导轮扬程的影响不大,而减小叶片厚度、增加叶片数可以大幅提高诱导轮扬程;额定工况下,经响应面优化后的诱导轮扬程提高了0.6 m,泵的临界汽蚀余量相比原型泵降低了0.15 m。该结果可以为大流量离心泵诱导轮的优化设计提供理论参考。     

带有前置导叶离心泵空化性能的试验及数值模拟

为分析前置导叶对离心泵空化性能的影响,在不同流量下开展带有前置导叶离心泵的空化性能试验,得到无导叶、导叶预旋角(12(时的离心泵空化性能曲线.空化性能试验结果表明,离心泵的临界空化余量随流量的增大近似线性增大.基于均相流假设的完全空化模型,考虑空化流可压缩性的影响修正RNG κ-ε湍流模型,采用SMPLEC算法,数值求解雷诺平均的Navier-Stokes方程,模拟离心泵安装前置导叶前后不同工况下的全流道空化流动.计算得到的H-LBOSGa曲线与试验数据吻合较好,验证计算方法的准确性.基于数值模拟结果,分析不同工况下叶轮内部空泡体积率的分布规律,发现前置导叶预旋调节对离心泵叶轮空化性能的影响较小,并能有效改善叶轮进口流态,使压力分布更均匀.     

离心泵吸入性能的试验和试验结果计算

本文根据对离心泵进行汽蚀试验,介绍了离心泵吸人性能试验和试验结果的计算及其应注意的事项;通过泵的吸入性能试验来确定泵的吸入真空高度或汽蚀余量。     

空化诱发离心泵振动特性的试验研究

离心泵内出现空化(汽蚀)时将诱发强烈的振动,本文对离心泵空化诱导振动特性进行了详细试验测量,重点分析了空化在各频段内振动强度的变化规律。随有效空化余量的降低,空化程度加剧,泵体测点上全频段范围内的振动特性在各个方向表现出相似的规律。通过对4000~8000 Hz频段内所得振动加速度的均方根进行分析,可以更有效地判断泵内空化的初生及发展过程,并且定义该频段信号为空化敏感频段。在临界汽蚀点附近时,不同测点处全频段范围内振动强度会经历一个急剧增加的过程,并到达极大值。     

基于PumpLinx的余热排出泵汽蚀余量的仿真方法研究

阐述了汽蚀的原理与现象,提出了一种对核电厂用正常余热排出泵进行汽蚀余量仿真研究的数值模拟方法。对水力模型流体区域进行建模,并介绍了模型假设和简化、网格的生成方法、工作介质的物性以及数值模拟仿真计算方法。按ANSI/HI1.6离心泵试验要求进行仿真,通过对各流量点不同进口压力的扬程数据进行拟合计算,获得设计流量点、小流量点和大流量点扬程下降3%时的汽蚀余量NPSH3值。     

输送渣浆管路与渣浆泵的合理匹配

阐明了输送渣浆管路特性与渣浆泵特性的关系，当选定泵扬程高于管路实际扬程太多时，会导至泵发生汽蚀和寿命大幅度下降，提出了计算管路汽蚀余量时流量点的选取和合理选择磁扬程余量的方法，用离心式渣浆泵输送渣浆的管路系统的特性与渣浆泵的特性匹配不当时，将会使泵发生抽空，振动，噪声大，汽蚀，不能正常输送和泵寿命极短，电机超电流发热甚至烧电机，三角带寿命短等不正常情况，为了避免发生这些不正常事故，就要求在输送系统     

轴流泵叶轮汽蚀两相流的数值模拟与分析

为了分析某型号轴流泵叶轮汽蚀状态下汽液两相流特征,本文基于均相流模型、RNG k-ε湍流模型与SIM-PLEC算法,分别从外特性和内部流场两方面分析了轴流泵叶轮的空化过程,通过定量分析不同NPSH下轴流泵的扬程下降和空泡分布的对应关系,讨论了不同空化状态下叶轮内部速度场和压力场的分布,寻找出轴流泵空化发生破坏的位置和发展趋势。数值模拟结果表明,空化初生时空泡产生于叶片背面进口轮缘处,随着轴流泵进口压力的不断降低,叶片背面外缘处空泡逐渐向轮毂侧发展,且外缘侧空泡不断向前推进,在装置汽蚀余量NPSH为6.62m时,空泡基本覆盖叶片的背面,此时叶片丧失了部分做功能力,且扬程下降明显。计算模型泵进行了现场运行试验,试验结果表明,数值模拟的空泡分布与实际破坏位置一致,验证了数值计算的准确性,也为解决轴流泵汽蚀破坏问题提供了内流流场参考。     

基于空化模型的多级离心泵汽蚀性能分析

应用Rayle igh-P lesset气泡方程建立离心泵空化模型,并与气液两相湍流控制方程耦合求解,得到了多级离心泵内三维湍流场及气液相分布,捕捉到气泡的初生、发展及冷凝过程。计算了不同流量下的离心泵的必需汽蚀余量并与实测结果进行了对比分析。     

海上油田离心泵有效汽蚀余量力学模型及应用

海上油田离心泵发生汽蚀会降低其增压外输能力并出现振动等现象,分析离心泵产生汽蚀的条件,建立有效汽蚀余量的数学模型,并依据求解结果给出防止离心泵汽蚀的相关措施。结果分析表明,随着泵输油量的不断增大,离心泵有效汽蚀余量逐渐减小,离心泵有效汽蚀余量受甲板层高和管道沿程水力损失的影响较大,而油面高度和油液饱和蒸汽压的影响相对较小;由此需采取降低泵甲板高、减少管件、降低泵座和调整油温等措施,防止离心泵发生汽蚀;离心泵有效汽蚀余量的力学模型充分考虑了油气增压外输流程中的各水力损失,为分析海上油田其他增压泵的汽蚀问题提供依据。     

旋流泵叶轮与无叶腔的相对位置对泵性能影响试验研究

著者自行设计制造一台旋流泵,通过试验研究得出了叶轮与无叶腔的相对位置变化对泵扬程、效率、轴功率和汽蚀余量性能的影响规律,并对性能变化的原因进行了探讨。通过对旋流泵实验数据及曲线分析,阐述汽蚀性能特点及汽蚀发生机理。     

螺旋离心泵的汽蚀性能分析

以150×100LN-32型螺旋离心泵为研究对象,对其汽蚀过程和汽蚀条件进行了分析.使用经验计算公式对其汽蚀余量进行了计算,并通过试验验证了计算值.采用Fluent软件,选用标准k-ε模型和汽蚀模型,对螺旋离心泵的汽蚀过程进行了模拟,找出了其最容易发生汽蚀的部位.从泵汽蚀基本方程出发,通过对螺旋心泵的结构进行分析,指出其汽蚀部位最容易发生汽蚀的原因、具有多级加能的作用和其具有优良的抗蚀性能.