旋流泵变转速特性试验研究

本文对旋流式模型泵进行型式试验及变转速外特性试验,对转速变化引起的性能变化进行了试验研究,得出了泵流量、扬程、轴功率、汽蚀余量及效率变化规律,并对其变化原因进行了分析。对旋流泵变转速相似定律的适用性进行了实验验证,结果证明流量、扬程、轴功率的变化规律服从相似定律,汽蚀余量的变化规律不服从相似定律,而呈相反趋势。     

轴流泵汽蚀性能与nD值的研究

本文讨论了轴流泵汽蚀性能的nD值的有关情况，研究了国内外轴流泵的性能数据后认为，不能用nD值作为判定轴流泵汽蚀性能好坏的准则，汽蚀比转速C才是判定轴流泵汽蚀性能高低的普遍准则，为进一步研究轴流泵汽蚀现象提供了有用的资料。     

轴流泵飞逸转速特性试验研究

介绍对立式和卧式两种轴流泵模型装置进行的飞逸转速特性试验研究,试验结果表明在-6°～+6°叶片角范围内,单位飞逸转速随叶片角度减小而增加,飞逸转速随扬程提高而增加,飞逸转速是额定转速的0.83～1.4倍。     

改善轴流泵汽蚀性能的试验研究

通过在泵站的试验证明，在轴流泵的主叶轮前加装“导轮”，不仅消除了主叶轮淹没深度１ｍ以下时出现的振动、噪声、改善了汽蚀性能、同时，也提高了轴流泵的性能特性，“导轮”和主叶轮组成的转子系统能够得到良好的综合性能，非常适合于泵站技术改造采用，具有很好的应用前景。     

流固耦合作用对轴流泵内部流场影响的数值计算

采用雷诺时均Navier-Stokes方程和RNG k-ε双方程湍流模型,基于弹性体结构动力学方程,对轴流泵内部流场和叶轮结构响应进行多工况双向同步耦合求解,研究了流固耦合作用对轴流泵内部流场的影响。结果表明:考虑流固耦合作用后,叶片工作面和背面的压差有所减小,说明叶片性能有所下降;叶片出口处的二次回流现象有所加剧;计算得到的轴流泵水力性能参数更加接近试验值,说明考虑流固耦合后的流场更加接近于真实流场。     

自吸旋涡泵变转速性能试验研究

旋涡泵本身具有弱的自吸能力，但本文涉及的是装有自吸装置能够快速自吸的旋涡泵。通过型式试验及变转速外特性试验，研究了小型自吸旋涡泵性能特点及随转速变化情况，经过分析转速变化对流量-扬程曲线、流量-轴功率曲线、流量-临界汽蚀余量曲线及流量—效率曲线的影响，阐述了相关原因，验证比例定律对自吸旋涡泵的适用性，同时得出汽蚀相似定律不适用旋涡泵，试验结果与汽蚀相似定律呈相反趋势。     

轴流泵内部流动的压力及性能研究

本文应用三维湍流Navier—Stokes方程、工程上广泛使用的K—F两方程湍流模型、包含粗糙度高度的壁面函数,对不同工况下的轴流泵段的性能和力学特性进行了数值模拟研究,得到不同流量下的泵段内部流动的压力、速度分布,及垂直于泵轴线截面上的总压力、静压力、动压力平均值沿泵段的变化,泵段的流量、扬程、轴功率、效率曲线。探讨了轴流泵过流表面粗糙度对泵性能的影响。本文的结果对认识轴流泵内部流动的结构,内部流动特性对性能的影响等具有指导意义。     

单流道泵叶轮内部流场分析与性能试验

结合数值计算，分析了单流道泵叶轮内部流动，得出了单流道泵效率偏低、汽蚀性能差的原因；将本文设计的单流道泵与同比转数离心泵进行性能对比试验，进一步验证了分析中得出的结论。     

比转速185的离心泵研制及平衡孔对泵性能影响的试验研究北大核心

通过对n_s=185水力模型进行优化设计,研制成功CB50-12.5-3型普通离心泵。在泵型式试验基础上,对叶轮去掉平衡孔及背口环进行了对比试验,发现平衡孔装置对泵扬程、效率和汽蚀余量都有较大影响,分析其原因主要是由于平衡孔破坏了叶轮进口区域的流场所致。建议高比转速离心泵可以采用圆锥滚子轴承代替平衡孔来平衡轴向力。     

漂浮取水泵内部流场的数值模拟及性能试验

为了研究漂浮取水泵内部流场分布规律,基于Pro/E建立了内部流场模型,利用FLUENT对内部流场进行了数值模拟,得到了压力、速度分布规律以及外特性曲线,并结合性能试验,对数值模拟进行了验证。结果表明:漂浮取水泵存在无过载的功率曲线及高效区较宽的效率曲线;叶片旋转中心受静压较边缘低;旋转叶片速度较大;在额定流量工况下,叶轮具有较均匀的速度和流场分布规律;性能试验验证了数值模拟的正确性。研究结果为掌握泵的内部流场分布规律、改善泵的水力特性、提高泵的效率提供一定参考。     

轴流泵内部流动的数值模拟研究

应用三维湍流Navier-Stokes方程、Realzable两方程湍流模型、壁面函数方法及叶轮与导叶间的滑移网格,对轴流泵段的内部流动进行了数值模拟研究,得到不同流量和不同半径处的叶片表面的压力分布特征,发现叶片背面的压力等值线的形状和分布趋势比较稳定,叶片升力面的压力等值线形状和分布趋势变化较大.     

Flow Ripple of Axial Piston Pump with Computational Fluid Dynamic Simulation Using Compressible Hydraulic Oil

The flow ripple, which is the source of noise in an axial piston pump, is widely studied today with the computational fluid dynamic(CFD) technology development. In the traditional CFD modeling, the fluid compressibility, which strongly influences the accuracy of the flow ripple simulation results, is often neglected. So a compressible sub-model was added with user defined function(UDF) in the CFD model to predict the flow ripple. At the same time, a test rig of flow ripple was built to study the validity of simulation. The flow ripple of pump was tested with different working parameters, including the rotation speed and the working pressure. The comparisons with experimental results show that the validity of the CFD model with compressible hydraulic oil is acceptable in analyzing the flow ripple characteristics. In this paper, the improved CFD model increases the accuracy of flow ripple rate to about one-magnitude order. Therefore, the compressible model of hydraulic oil is necessary in the flow ripple investigation of CFD simulation. The compressibility of hydraulic oil has significant effect on flow ripple, and the compression ripple takes about 88% of the total flow ripple of pump. Leakage ripple has the lowest proportion of about 4%, and geometrical ripple leakage ripple takes the remnant 8%. Besides, the influence of working parameters was investigated through the CFD simulations and experimental measurements. Comparison results show that the amplitude of flow ripple grows with the increasing of rotation speed and working pressure, and the flow ripple rate is independent of the rotation speed. However, flow ripple rate of piston pump grows with the increasing of working pressure, because the leakage ripple will increase with the pressure growing. The investigation on flow ripple of an axial piston pump using compressible hydraulic oil provides a more validity simulation model for the CFD analyzing and is beneficial to further understanding of the flow ripple characteristics in an axial piston pump.     

后置导叶式轴流通风机内部流场数值模拟及性能预测

以后置导叶型轴流通风机为模型，采用CFD方法对风机内部流场进行数值模拟，揭示了其内部流场的基本特征，进行了性能预测；并与其气动性能进行了对比分析。结果表明：采用CFD方法进行性能预测有较高的精度和可靠性，同时可为内部流动优化提供依据。     

基于RNG紊流模型的立式轴流泵站三维流动数值模拟及性能预测

立式轴流泵站具有流量大、扬程低等特点,在农田排灌、调水工程等得到了广泛应用,目前在建的南水北调东线工程的泵站大多采用该形式.为深入研究立式轴流泵站内部流动和水力性能,采用考虑粗糙度的壁面函数的RNG紊流模型和SIMPLEC算法,基于多旋转坐标系模型,计算了采用钟型进水流道和蜗壳出水流道的低扬程立式泵站定常流动.通过计算获得了泵站整体流场结果,分析了在有转轮条件下进水流道喇叭管内断面轴向流速分布规律对泵站叶轮安装高程的影响,给出了参考的叶轮名义高度取值.通过计算预测了泵站水力性能,并与模型试验结果进行了比较,研究表明设计工况下数值预测与试验数据值吻合较好.三维数值分析和试验结果表明该泵站形式在南水北调东线工程中有一定的应用前景.     

螺杆泵腔室内流场的数值模拟研究

在SolidWorks软件中建立了螺杆泵定子与转子模型,并成功地进行装配,运用Fluent提供的UDF功能建立描述螺杆泵转子运动的动网格;运用Fluent求解器对螺杆泵腔室内的非定常流动进行数值模拟,得到流场的速度分布、压力分布和应力场;分析流体粘度、转子转速以及螺杆泵偏心距对流场的影响。计算结果表明:当转子要离开定子的两端面时,泵内流场总会出现十分明显的涡流;粘度仅影响速度、压力和应力数值的大小,而对分布规律的影响不大;转子转速对速度分布影响比较大,流场速度随转子转速的增大而增大;此外,偏心距对流场有较大的影响,且偏心距越大流场参数变化幅度越大,这表明偏心距对螺杆泵的稳定性影响很大。     

液压轴向柱塞泵配流盘气蚀机理

对轴向柱塞泵配流盘进行气蚀试验。在试验条件相同的情况下,根据减压槽处结构不同的配流盘,得到两种截然不同的气蚀破坏结果。针对试验中两种配流盘的配流过程进行计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)解析,得到了配流盘不同位置的速度分布,以及压力、速度随缸体转角的变化曲线;得出配流盘发生气蚀的机理,即气蚀不仅取决于配流盘附近的速度和压力大小,还取决于速度的方向——射流角;提出通过改变配流盘结构,将油液回冲阶段初期的射流角控制在30°～60°内来减少配流盘上气蚀的方法。根据配流盘气蚀产生的机理将油液回冲阶段初期的射流角控制在30°～48°,经过试验,就气蚀破坏来讲配流盘的寿命延长到了原来的4倍多。     

混流式喷水推进器空化性能数值分析

基于RANS方程,结合切应力输运湍流模型计算某混流式喷水推进器无空化状态时的流体动力性能。与厂商提供的数据对比表明,建立的数值模型和计算方法是可信的。在此基础上,嵌入基于Rayleigh-Plesset方程的混合物均相流空化模型,对空化条件时该喷水推进器流体动力性能进行数值计算与分析。计算得到的功率、推力等宏观量与厂商提供的数据吻合较好。计算得到空化发生时的临界进口速比值。计算结果表明,喷水推进器叶轮发生空化时,泵的流量、扬程明显降低,进而引起推力下降;在等功率条件下,随着进口速比的降低,喷水推进器叶轮空化程度越来越严重;进水流道空化的发生较喷泵叶轮空化滞后,喷口部分仅产生空间空化,较叶轮空化提前,而固壁上不产生空化;数值计算结果还证明空化限制线即为等汽蚀比转速线,且空化限制线1、2、3对应的汽蚀比转速分别约为1 280、1 390和1 580。     

轴流式磁悬浮血泵流场数值模拟及溶血预测

血泵流体动力分析是研发先进人工心脏泵的前提,血泵叶轮旋转时会对血细胞造成不同程度的机械损伤,从而导致溶血和血栓,严重时甚至危及患者生命。以设计的一种轴流式磁悬浮血泵为例,结合计算流体力学和结构优化设计,采用κ-ε模型、动网格技术和用户自定义函数技术,在轴流式磁悬浮血泵内部三维流场数值模拟的基础上,分析轴流式磁悬浮血泵流道的剪应力分布,探索血液流量与叶轮转速的关系,利用粒子追踪法获取血液细胞流动轨迹,建立一种轴流式磁悬浮血泵的溶血数学模型,阐述轴流式磁悬浮血泵溶血性能预测的方法和机理。研究结果可为轴流式磁悬浮血泵的结构设计和降低溶血提供重要依据。
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等环量流型高比转速混流泵内部流场数值模拟

为揭示高比转速混流泵的内部流动规律,应用商用软件Fluent对其进行数值模拟.模拟中以雷诺平均N-S方程为流动控制方程,采用标准k-ε二方程模型作为修正方程,对于压力和速度耦合关系采用SIMPLE算法处理.分析了等环量流型高比转速混流泵内部的静压分布和速度分布,得出结论为:叶片进口距离轮缘较近处存在明显的负压区,叶轮与导叶体之间存在明显的动静干扰,叶轮进口处存在轻微的流动冲击,但是并没有影响流体的整体流动.通过分析,揭示了高比转速混流泵内部流动规律,为其性能改进提供了依据.