交错布置叶片对双吸离心泵压力脉动特性的影响研究

双吸离心泵内部流场的非定常压力脉动是影响机组运行稳定性的关键因素之一.为研究叶片交错布置对双吸离心泵压力脉动的影响,采用RANS方程和修正后的RNG k-ε湍流模型,对对称布置和交错30°布置叶片的高转速双吸离心泵进行了三维非定常数值模拟.通过模拟分别获得了对称和交错布置叶片的双吸离心泵蜗壳出口以及蜗壳内部的压力脉动特性,并对其进行对比分析.结果表明蜗壳出口以及蜗壳内部压力脉动呈周期性变化,叶片交错后主频为720Hz.采用交错叶片后周期变为原模型周期的一半,蜗壳出口及蜗壳内部压力脉动幅值明显降低.研究结果表明叶片交错布置能有效改善离心泵内部压力脉动特性,对降低蜗壳中的振动和噪声、增强离心泵的运行稳定性有一定指导意义.     

叶轮叶片前缘倒角对离心泵内部流场影响的研究

通过采用标准的k-ε模型和SIMPLE算法,对倒角为半圆形、倒角半径为1.2 mm、2 mm以及4 mm的离心泵在不同流量工况下进行数值模拟,研究叶轮叶片前缘倒角对离心泵内部流场流动情况的影响。通过模拟以及对数值结果的后处理,得出了不同倒角离心泵模型在不同流量工况下的压力分布云图、流线图及扬程性能曲线。结果表明,1.2 mm倒角模型与传统的半圆形倒角模型的扬程曲线更加吻合,在偏离设计工况点,其扬程比传统模型的扬程更高,更加符合离心泵的实际运行情况。     

离心泵流动诱导噪声数值仿真研究

本文建立了离心泵水力诱导噪声数值仿真模型,研究了离心泵内部湍流流动引起的辐射噪声。泵内部非稳态流场的计算采用基于SSTk-?模型的DES方法,水力诱导噪声的计算采用Lighthill声比拟有限元方法。通过对离心泵水动力噪声声学计算结果的分析,得到了噪声的空间分布规律及其频率特性。该数值模型可为离心泵等水力机械的噪声预测和控制提供有效的技术支持。     

偏工况下离心泵叶轮内失速特性研究

旋转失速是离心泵内部常见的一种不稳定流动现象,通常发生在小流量工况下,会引起水泵运行时的性能不稳定,严重时会引起整个泵系统的共振。采用CFD方法对某离心泵内的失速现象进行数值模拟,并从外特性曲线、内部流动状况及频域分析三个方面与已有的实验结果进行对比。采用阻塞系数来量化表达叶轮内部的失速状况。结果表明,在0.35倍最优流量（0.35Q0）下,在叶轮通道间存在着五个失速团,随着时间的推移,五个失速团在不同的通道之间以低于叶轮转频的转动频率在叶轮之间传播。对通道内部监测点的速度波动进行频域分析的结果表明,失速团的旋转频率约为叶轮转频的23.4%,即失速团的旋转角速度为叶轮转速的4.68%。而在0.41Q0工况下,由于此时造成失速的初始扰动还不足以使失速团相对于叶轮发生转动,离心泵内部出现了“固定失速”的现象。相比于旋转失速,在发生固定失速时,叶道中的阻塞系数波动较小,因此这是一种相对稳定的失速现象。同时,叶轮叶片数对失速的类型有着决定性的影响。     

短叶片低压边对水泵水轮机空化性能的影响

为探究短叶片低压边位置对高水头长短叶片水泵水轮机转轮空化性能的影响,针对其转轮的结构特点,设计具有不同低压边位置的短叶片方案。以低压边在上冠位置直径与转轮喉部直径的比值,从大到小依次命名为方案A、B、C,比值越小低压边位置越靠后。采用Rayleigh-Plesset空化模型对三方案分别进行3个水轮机工况和2个水泵工况的定常数值模拟,对比分析计算工况下各转轮的空化形态及能量特性。结果表明：在水轮机方式,小流量工况下随着短叶片低压边位置后移,转轮空化性能得到改善,而在大、中流量工况下方案B的转轮空化性能最优。在水泵方式,高扬程工况下转轮空化程度随低压边位置后移先减缓后加剧,低扬程工况下方案A的低压边位置最利于改善空化性能。综合考虑水轮机方式和水泵方式,直径比值为0.9487的方案B空化性能较优,效率和扬程相对较高。对后续高水头水泵水轮机转轮水力优化设计具有指导意义。     

基于数值模拟的混流式水轮机叶片改型方法的研究

结合新型低水头混流式水轮机转轮的研发工作,探究了混流式水轮机转轮叶片改型方法。借助UG软件在水轮机叶片出口设定5个监测点,利用数值模拟结果绘制各点的速度三角形,修正了叶片出口安放角,并对比叶片改型前后的水轮机效率以及内部流场情况。结果表明:在同种数值模拟方法下,改型后的水轮机效率提升了1.7%,水轮机流场得到很大改善,验证了该改型方法的可行性,为同类型水轮机叶片改型提供参考。     

圆盘通孔型超低比转速离心泵的研究

本文在超低比转速范围内,对圆盘通孔型超低比转速离心泵与叶片型离心泵进行了试验对比研究.简介了圆盘通孔型超低比转速叶轮方案,并与常规超低比转速离心泵在性能方面进行了分析对比     

偏工况下气液两相离心泵喘振特性

当离心泵在小流量工况运行且传输介质为气液两相流时，含气率达到某一值时，会发生喘振现象，导致泵的扬程突降。本文采用计算流体动力学分析方法对一气液两相流离心泵进行了研究，通过对外特性曲线进行分析，发现了学者们所提到的喘振现象。为了提高离心泵在气液两相小流量工况下的水力特性，引入一种空腔结构，分析其对气液两相离心泵内部流场的影响及喘振的改善作用。结果表明：在气液两相喘振工况下，空腔结构可以改善叶片正背面的压力分布，均匀气液两相在叶轮流道中的分布，有效减轻离心泵的气堵现象。因此，空腔结构不仅在结构上可以平衡叶轮、减轻泵的整体质量，还可以减轻流场中气液分离现象，避免喘振的发生，提高泵的水力性能。     

风力机叶片三维气动特性分析

应用FLUENT软件,采用三维计算流体动力学(CFD)方法对水平轴风力机叶片进行三维气动分析,得到不同风速下的功率曲线、各截面的压力分布图和叶片三维压力分布图,并与叶素动量理论(BEM)计算结果进行对比。结果表明大功率风力机叶片气动性能计算采用三维CFD理论更能反映叶片的实际工作情况。     

大型燃机热通道整体分析技术研究

通过对大型 E级燃气轮机的内部性能计算、应力、裂纹计算 ,掌握了机组的性能、流动数值模拟计算、温度和应力计算结果 ,为全面掌握燃机内部性能提供了依据。根据裂纹情况统计分析 ,提出了以叶片损坏区间百分比为特征值的统计方法。统计和计算表明 ,燃机叶片启动、运行一段时间后出现裂纹属于正常情况 ,但通过适当减少启动次数和机组在高温下的运行时间可以推迟裂纹出现的时间和减少裂纹数量。对项目研究结果进行了讨论和应用展望分析 ,主要包括统计结果、计算结果的应用和机组状态评估讨论     

降低循环水泵流量扬程增加机组效益

西塞山发电厂1号机2台循环水泵安装完后,在机组未运行情况下进行性能试验发现水泵电机轴功率超过水泵性能曲线上的最大功率。在水泵性能曲线有疑问且循环水流量不能准确测量的情况下利用热力平衡原理和水泵功率计算公式计算分析、最终判断性能曲线是否正确并对循环水泵进行改造达到最优化设计值,大大增加机组效益。     

混流式水泵水轮机小开度S特性区内流特性分析

混流式水泵水轮机普遍存在S特性区,严重影响蓄能机组的安全稳定运行,其产生的内在原因和解决方法是目前研究重点。本文以模型水泵水轮机为研究对象,对小导叶开度下的水轮机及反水泵运行的多个工况进行了整体流道的三维数值计算,探讨小导叶开度下S特性区机组内部的三维流动特性。选取了性能曲线在S形区域的不同运行工况点进行内流特性分析,发现在飞逸附近工况导叶和转轮内主要表现为漩涡流;在制动工况活动导叶和转轮间的无叶区内表现为明显的"水环"状流态,仅有少部分水流能流入转轮;反水泵工况的流动则更加复杂,整个流道中均有大量的漩涡流存在。综合S特性区的三维流动特性发现,当机组运行在小流量制动工况时,无叶区内的回流会堵塞通道,造成转轮不能在更高的转速下维持该小流量状态的运行,表现为在特性曲线飞逸点附近开始发生S形的弯折。     

高精度压控晶振频率控制特性分析及控制系统

文中介绍了高精度晶体振荡器以及根据高精度晶体振荡器EFC端的压控特性,以二次曲线作为其控制模型,提出了用这一种模型来处理由电压失调和晶体老化两种因素所引起的频率偏移的方法。并将这一方法应用在GPS可驯钟系统中,来实现对本地晶振的精密控制。     

AP1000核电站常规岛低加疏水泵配置及选型优化

核电机组常规岛低压加热器（简称低加）疏水泵不同的配置方案影响低加疏水系统的可靠性和经济性,为了优化系统性能,通过对现有国内规程和国内外不同堆型常规岛低加疏水泵配置方案的对比分析,结合AP1000常规岛低加疏水泵及相关系统的初投资,并考虑运行费用的影响,从经济性角度提出了低加疏水泵配置3台的合理性.在此基础上,根据低加疏水泵初步选型结果及低加疏水泵的特性曲线,通过经济分析,对低加疏水泵的选型流量和扬程进行了优化,提出了低加疏水泵流量按额定工况选择的建议,并对其扬程选择进行了优化,降低了低加疏水泵的运行费用.     

混合并行交替最优采样技术研究

时间交替采样(TIADC)与量化交替采样技术(QIADC)分别是提升采集系统采样率与分辨率的有效方案。基于TIADC与QIADC的混合并行采集系统可以提供不同采样率与分辨率的组合，但由于采集系统的高采样率与高分辨率不能兼顾，因此本文首先研究该系统的最佳采集性能。通过分析系统采样率与分辨率对输入噪声及量化噪声的影响，得出在系统可用ADC数量一定的情况下，存在最优的采样率和分辨率，使得系统达到最佳采集精度。另外，本文对偏移量不匹配导致QIADC系统精度降低的影响进行了分析，建立了量化偏移误差与采集系统量化提升位数之间的关系模型。理论分析与实验结果均表明，当输入噪声能量与量化噪声能量相等时，采样率与分辨率的组合是最优的，且此时系统的输出信噪比取得最大值，说明系统具有最佳的采集性能。     

一款平顶特性窄带滤波器的设计

为满足地球物理勘探中频域测试的需求,利用数值计算的方法,计算并得出了两级级联的有源带通滤波器在临界偏调时各级中心频率f0与Q值的关系;据此设计并制作了具有平顶特性的窄带通滤波器.实测结果表明其特性与理论计算曲线一致.此外,还对电路的选择性、灵敏度、平顶宽度以及等效噪声带宽等参数作了进一步讨论.建议利用该电路设计成50Hz工频陷波器.     

定常流和往复流下冲击式透平气动特性分析

为充分利用振荡水柱式波能装置中的往复流能量,选取冲击式透平作为研究对象,以输入系数、扭矩系数和效率作为性能指标,对该透平在定常流和往复流下的性能进行三维模拟分析,通过文献对比验证了计算结果的准确性。结果表明：冲击式透平的几何参数中,外径间隙宜取1 mm左右,动叶片数量宜取30;在往复流下,冲击式透平的性能曲线因加、减速阶段性能不同出现迟滞环,其中输入系数曲线呈现顺时针滞回环,而效率曲线出现逆时针滞回环,这主要是由于加、减速阶段涡轮两端压降不同造成的,扭矩系数相比而言没有明显的迟滞现象。通过比较定常流和往复流结果发现,往复流流动频率越低,透平性能越接近定常流下的性能,从而证实了准静态分析方法的可行性。     

热阻和内不可逆性对闭式回热式布雷顿热泵循环性能的影响

用有限时间热力学方法分析实际热泵循环性能，计入工质与高、低温热源间换热器和回热器的热阻损失，压缩机和膨胀机中的不可逆损失，和管路系统中的压力损失，导出恒温和变温热源条件下实际闭式回热式布雷顿热泵循环的供热率、供热系数与压比间的解析式，并给出了详细的数值算例说明各不可逆损失对循环特性的影响     

导流器叶片进口安放角对潜水泵性能的影响

导流器叶片进口安放角是影响潜水泵性能的重要几何参数,在导流器特性曲线理论分析的基础上,运用计算流体动力学理论对同一叶轮与不同进口安放角导流器组合后的潜水泵三维模型进行数值模拟,得到其性能曲线,并就安放角变化对潜水泵性能的影响规律进行分析,同时在水泵试验台上进行实测验证。结果表明:随着导叶片进口安放角的增大,潜水泵最佳工况点向大流量方向偏移。当导叶片进口安放角位于27~30时,潜水泵工作效率为75%~81%,处于较高值,相应工作流量为95~125m3/h,模拟值与实测值吻合较好。通过改变导流器叶片进口安放角,在一定工况范围内,潜水泵同样可以保持较高的效率,为增加其规格并扩大使用范围寻找出了一种新的途径。     

轴流泵运行工况对叶轮室进口预旋的影响

轴流泵叶轮室进口水流的流态对大型低扬程泵站水泵的安全、稳定和高效运行具有很大的影响。采用模型试验方法和三维湍流流动数值模拟方法,分别研究了轴流泵泵段装置叶轮室进口和立式轴流泵装置叶轮室进口的流态,得到以下主要结论：（1）叶轮室进口流态与水泵运行工况密切有关;（2）在正常运行工况范围内,叶轮室进口水流基本上为轴向流动,无预旋现象;（3）在小流量工况运行时,叶轮室进口的外圈水流出现与叶轮转动方向相同的预旋流动,但内圈水流仍向叶轮室方向流动,而中圈的水流则在预旋流动与轴向流动两种状态之间摆动;（4）轴流泵叶轮室进口在小流量工况发生预旋现象是泵内发生＂二次回流＂的内特性表现,水泵性能曲线出现马鞍形区则为其外特性表现。