泵-水轮机转轮内部泵工况含沙紊流分析及磨蚀预测

本文基于N-S方程和两相紊流的κ-ε-A_p模型。采用贴体座标系和交错网格系统,对泵-水轮机转轮内部泵工况含沙两相紊流进行三维数值模拟。对于设计工况和偏离设计工况分别分析其两相紊流特性,得出了转轮内部流场、压力场的分布。并基于颗粒相速度分布用实验模型预测了磨蚀率。     

船用挖泥泵内部流动研究

采用数值计算方法研究船用挖泥泵内部三维粘性流动特性。计算模型建立在N-S方程基础上，采用Real-izable k-ε紊流模型，该紊流模型在具有较高主流剪切率、较大曲率的壁面或有流动分离的情况都能得到相当精确的计算结果，并且计算所得叶轮能量特性和实际运行结果相当吻合。在流场计算的基础上，利用压力、速度矢量分布团等处理手段显示内部流场，分析在不同工况下流道的内部流态，研究挖泥泵流道内部的流动规律，对机组的各项性能做出合理的判断。     

后置灯泡贯流泵三维紊流计算

通过计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)方法研究某一后置灯泡贯流泵内部的三维流场,采用RNG k-ε紊流模型和SIMPLE算法对泵叶轮、导叶和进出水流道内的流场进行数值模拟.分析最优工况下装置纵断面的流速和压力分布以及叶轮出口、导叶出口和灯泡体尾部的流速分布情况.着重研究小流量工况、最优工况和大流量工况等不同工况下叶片压力面、吸力面的静压分布以及各断面翼型附近的相对流速分布.同时还计算贯流泵装置各种构件的水力损失,发现导叶体和灯泡体段在水力损失中所占的比重较大.将数模计算结果与模型试验的泵装置性能数据进行对比,结果表明数模计算结果跟试验数据在高效区附近吻合较好,在小流量和大流量工况下存在偏差.采用CFD方法对灯泡贯流泵装置内部流场进行数值模拟可以为泵装置进一步设计优化提供依据.     

液—液气射流泵基本性能及其修正系数的研究

研究得出了液－液气射流泵的基本性能方程，与国外同类资料作了类比，导出了模型中各修正系数的表达式，经试验证实了模型的正确性，实验还发现二相液气射流泵与液体射流泵性能在极限工况上有很大的差异。     

离心式杂质泵内颗粒分布规律的研究

利用Fluent软件对离心式杂质泵内部流场进行数值计算,将其内部流动可视化,分别计算了不同颗粒直径和泵进口固相浓度多个工况下泵内的两相流流场,得到了叶轮和蜗壳内的固相浓度分布。分析了不同进口固相浓度以及不同颗粒直径条件下,颗粒在叶轮和蜗壳内的分布规律。     

旋流泵内部固液两相流动的CFD模拟分析

基于雷诺平均N-S方程,对旋流泵金属蜗壳叶轮在清水和固液两相流动时的内部流场进行三维CFD数值模拟。采用Pro/E三维造型软件进行几何造型,应用Fluent软件,选用雷诺平均N-S方程,输送清水介质使用标准k-ε紊流模型,输送含有固体颗粒的两相介质采用k-ε-Ap模型,结合SI MPLE算法,采用笛卡尔坐标,混合四面体非结构网格,对其内部流场进行了三维CFD数值模拟。对固体颗粒直径发生变化时的固液相速度分布情况进行详细分析。结果表明,它们的速度分布和实际情况基本吻合。     

基于Kriging模型和遗传算法的泵叶轮两工况水力优化设计

为了拓宽余热排出泵设计高效区的范围,提出了一种基于Kriging近似模型和遗传算法的优化方法。采用拉丁超立方试验设计方法对叶轮叶片的进口冲角?β、包角φ及出口安放角β2进行16组方案设计,并采用ANSYS CFX14.5对16组叶轮方案进行定常数值模拟,选取离心泵设计工况1.0Qd和大流量工况1.62Qd下的效率为水力优化设计目标,建立了效率与叶片三个参数之间的Kriging近似模型,并应用多目标遗传算法对近似模型进行寻优,得到了最优的叶片参数。对原始方案进行外特性试验,数值模拟结果与试验结果基本吻合。优化后,叶轮在两工况下的效率均高于原始泵,效率分别提高了5.53%和2.29%。同时对比优化前后的泵内部速度分布,表明在设计工况和大流量工况下,优化后的叶轮内部相对速度分布更均匀,水力损失较小。提出的叶轮优化方法对泵性能提高提供了有效参考。     

离心泵叶轮中固液两相流动的数值模拟

针对绿液输送过程中，析出的结盐颗粒物堵塞泵内部流道这一现象，从弄清离心泵叶轮中固液两相流的流态出发，分析叶轮内部流场对结盐的影响。通过商用软件fluent6．1．22，利用混合模型对叶轮内部不可压固液两相流动进行了数值模拟。根据计算结果，对叶轮中两相紊流的速度分布、压力分布进行了分析，初步了解泵在输送含结盐颗粒的固液两相流时，结盐颗粒对液相流场的影响。     

旋流泵内盐析两相流场的计算及试验研究

为研究流体机械内部伴有盐析的液固两相流动情况,自行设计了旋流式模型泵,采用双流体模型计算了该泵在最优工况下的氯化钠盐析两相流场,并采用先进的激光相位多普勒粒子测速仪测量了泵无叶腔及叶轮内部盐析两相流的三维速度场。将试验结果与计算结果进行对比,验证了计算模型的适用性,并给出了误差分析。通过对试验测得的周向、轴向、径向速度及其对应的脉动速度分布曲线讨论,初步揭示了该型泵内盐析两相流动特征。在整个流道内,盐析晶体颗粒大部分集中于无叶腔,且分布较均匀;进入叶轮后向叶片工作面靠拢;颗粒浓度最低处是在叶轮进口叶片背面靠近叶轮后盖板附近;液固两相在叶轮与无叶腔中的周向速度分布差异明显;两相间速度及脉动速度有滑移,但差异总体上并不显著。     

疏浚泥泵小流量工况下的PIV试验

疏浚泥泵的性能对泥沙输送管道的效率和安全起着决定性的作用。采用先进的PIV(粒子图像测速法)技术研究小流量工况下泥泵的内部运动规律,得到泥泵内的速度分布,揭示了泥泵内部的流场分布、能量损失、水力效率等现象,表明PIV技术是一种研究泥泵内部流动规律的有效手段,为进一步实现固液两相流研究提供实验依据。     

利用三维紊流数值模拟进行离心叶轮设计比较

通过设计工况和非设计工况下叶轮内三维紊流数值模拟,比较了两种离心叶轮中的内部流动,以时均的N－S方程和标准k-ε模型为基础,在贴体坐标系中运用SIMPLEC算法进行计算,计算得到了两种叶轮内的流速,压力场分布,预估了水力效率,并与效率试验值进行了比较。计算结果表明,三维扭曲叶片叶轮在流速场,压力场分布,能量性能等方面均优于圆柱叶片叶轮。     

离心泵叶轮内部湍流流动的数值计算及试验

对IH65型离心泵叶轮内部流动进行研究,基于Reynolds时均化的N-S方程和标准的k – e 两方程湍流模型,运用流场计算软件Fluent,计算该泵叶轮在不同工况下的内部流场,并将计算结果与粒子图像测速仪(PIV)实测结果进行比较。在对该泵叶轮内部流速分布、压力分布以及试验得到的流动撞击、二次流、回流等现象分析的基础上,提出设计上的一些改进措施,为该型泵叶轮优化设计及其内部两相流动研究提供参考。     

叶片数变化对油气混输泵性能影响的研究

应用油气混输泵作为油气集输的核心部件具有降低井口回压、增加油气产量、降低工程投资及运行费用、方便生产管理等优点.本文运用计算流体动力学(CFD)软件--基于k-ε紊流模型、MIXTURE两相流模型及SIMPLE算法对YQH-100型轴流式油气混输泵在不同含气率下的内部流场进行了三维数值模拟,研究了叶片数变化对轴流泵性能的影响.结果表明:叶片数的变化对油气混输泵的效率影响并不大,适当增加叶片数可以降低叶轮比转速,提高扬程.研究结果对设计人员具有一定参考价值.     

基于CFD仿真的核主泵流动特性研究

为研究核主泵水力部件的流动特性,基于N-S方程及k-ωSST湍流模型,对核主泵水力部件多个流量点进行三维流动数值计算,研究了核主泵内不同流量工况下的流动特征,并对额定工况下的性能数据与试验数据进行了对比。结果表明,基于CFD分析的方法可有效预测核主泵的水力性能,获取内部流动细节。在额定设计工况下,核主泵流态均匀稳定,水力性能优良。通过与非设计流量工况的对比,较全面地分析了该核主泵流动特性,为解决核主泵水力部件设计和优化提供了有益的参考。     

HD型石油化工流程泵叶轮内部流场数值计算

采用k-ε紊流模型以及由Patankar和Spalding提出的SIMPLE算法,对双吸式HD型石油化工流程泵首级叶轮内部流场进行数值模拟,给出了其压力和速度的分布规律,揭示了其内部流动的主要特征,为双吸式离心泵叶轮设计提供了重要理论依据,同时填补了CFD流场计算中尚无双吸式离心泵叶轮整体模拟的空白。     

基于CFD仿真的CAP1400核主泵流动特性研究

为研究CAP1400核主泵水力部件的流动特性,基于N-S方程及k-ωSST湍流模型,对核主泵水力部件多个流量点进行三维流动数值计算,研究了核主泵内不同流量工况下的流动特征,并对计算的额定工况下的性能与试验进行了对比。结果表明,基于CFD分析的方法可有效预测CAP1400核主泵水力性能,获取内部流动细节。在额定设计工况下,核主泵流态均匀稳定,水力性能优良。通过与非设计流量工况对比,较全面比较了该核主泵流动特性,对支撑核主泵水力部件设计和优化提供有益的参考。     

水泵水轮机泵工况下近设计点驼峰现象的流动机理研究*

中高比转速水泵水轮机泵工况下近设计点驼峰严重制约了其稳定运行范围,是制约抽水蓄能电站安全与经济运行的关键问题之一。作为流动问题的宏观表现,驼峰现象必然与水泵水轮机内部的非定常流动存在密切关系。为此,基于试验和数值模拟,对水泵水轮机泵工况下可调导叶流道内的非定常流动进行研究,探究模型机泵工况下的压力脉动特性、非定流动机理及与性能曲线稳定性之间的关系。结果表明：在设计和小于设计工况下,可调导叶流道内均存在两种显著的周期性压力脉动。模型机泵工况下的流量扬程曲线在0.45~0.75倍设计流量区间内出现驼峰,频域分析清晰地揭示了以上两种压力脉动是对该驼峰存在重要影响的流动参量。     

黏度对混输泵内气相分布规律的影响

为了深入探究液相黏度对混输泵内气相分布规律的影响,基于两相流模型和标准的k-ε湍流模型,本文利用FLUENT软件以3种不同黏度的液体为液相介质对三级轴流螺旋式油气混输泵在设计工况、入口含气率30%条件下进行数值计算,总结了液相黏度对混输泵内气相分布规律的影响。结果表明:黏度越小对叶轮内和首级动叶轮叶片上气体分布影响越大,且当介质为重质油时混输泵内轴向方向上的气相体积分数基本保持不变。另外黏度对首级动叶轮叶片进口附近的气相体积分数的影响也较大。研究结果可为增强混输泵输送效率和水力稳定性提供参考。     

斜轴伸泵装置水动力数值计算与模型试验

为研究斜轴伸泵装置的水动力特性,基于ANSYS CFX软件采用RNG k-ε湍流模型和可伸缩壁面函数对泵装置进行三维粘性湍流定常数值计算,计算区域包括叶轮、导叶和进、出水流道,共计算包括设计工况在内的9个工况点。计算结果揭示出该泵装置的内部流动特性,分析在叶轮旋转条件下斜15°进水流道出口断面的水力性能及其对叶轮进口断面相对高度位置的影响和叶轮受水流作用力的分布规律,并探讨水力矩的变化规律及翼型附近的相对流速分布,给出参考的叶轮名义安装高度取值范围(0.7～0.9)D。通过数值计算预测了模型泵装置的水力性能并与物理模型试验结果进行对比,预测的效率值和试验值最大绝对误差为5.01%,最优工况与设计工况时扬程的相对误差、效率的绝对误差均在3.5%以内。     

射流泵内流动的数值模拟及喉管优化

采用κ-ε双方程紊流模型，运用混合有限分析法，贴体变换技术，研究射流泵的喉管入口段，喉管段，扩散段，出口段流态，对射流泵内部流动进行数值模拟，分别计算了具有不同喉管长度的射流泵内部流场，并通过分析，确定出射流泵的最优喉管尺寸，避免了喉管长度确定的任意性。