油田用离心泵汽蚀性能的数值分析与试验

为了准确预测油田用离心泵的汽蚀性能,本文使用计算流体力学软件Fluent中的Mixture多相流模型与汽蚀模型相结合对离心泵内的汽蚀现象进行数值模拟,并通过油田用离心泵汽蚀性能试验对数值计算结果进行验证。在验证模拟结果可行的基础上,对离心泵结构及工作参数对其汽蚀性能的影响进行了数值分析,结果表明:叶轮采用6叶片较4和8叶片汽蚀性能更优;叶轮转速越小,离心泵抗汽蚀性能越好;离心泵进口流量越大,抗汽蚀性能越差。     

核安全三级离心泵数值模拟与试验验证

基于三维雷诺时均N-S方程和应用标准k-ε湍流计算模型,采用三维四面体网格及隐式修正SIMPIE算法,对核安全三级离心泵HB450-570内部流场进行了数值模拟,并分析了离心泵内部流动情况和规律.将该离心泵性能预测值与试验值进行了比较,结果表明基于CFD的数值模拟可以实现对离心泵的性能预测,在产品设计及工程应用中有广阔前景.     

开式离心叶轮内部流道的数值模拟

采用了多块网格技术、雷诺平均N-S方程和应用S-A湍流模型,对开式直叶高速离心泵叶轮内部流场进行了数值模拟,并对开式高速离心泵作出了试验研究。通过数值模拟与试验研究的结果比较分析,得出该数值模拟方法可以较好地模拟离心泵叶轮内流场,总结出了影响离心泵叶轮内流场和外部特性的因素及其变化规律。为优化设计、提高泵的效率提供了有价值的参考。     

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。     

叶片空间型面造型对离心泵性能的影响研究

为了研究叶片空间型面造型对离心泵外特性、内部流场的影响,以一台普通离心泵为研究模型,利用Cfturbo软件设计了两种相同设计参数,不同叶片型面造型的叶轮模型,采用标准k-ε湍流模型对两种模型叶轮离心泵内部流场进行单相定常数值模拟,并采用RNGk-ε湍流模型对两种叶轮模型离心泵空化性能进行数值模拟,得到内部流场特征、水力性能。并通过离心泵性能试验对数值模拟结果进行验证。研究结果表明:设计工况下,自由曲面叶片叶轮离心泵的扬程比倾斜直纹面叶片叶轮离心泵高0.45 m,NPSHR相同;通过优化倾斜直纹面叶片叶轮完全可以代替自由曲面叶片叶轮,降低企业的生产成本。     

半开式叶轮高速离心泵三维流场分析

运用ANSYS CFX软件对LMV-311型高速离心泵内部流场进行三维数值模拟。应用标准k-ε紊流模型对离心泵叶轮内部的三维紊流流动进行雷诺Navier-Stokes方程的数值计算与分析。揭示了叶轮内紊流流动的速度、压力分布规律,对叶轮内部的流动状况进行了研究与分析,从而为半开式叶轮高速离心泵的优化设计奠定了基础。     

低比转速离心泵大包角叶轮的优化设计

为了研究在大包角下低比转速离心泵叶轮的水力性能,本文采用CFD数值模拟并结合试验对大包角下的低比转速离心泵叶轮进行优化设计。在叶轮其他参数相同的条件下,对包角300°的9种方案分别进行数值计算,对试验结果采用极差分析,得到了300°大包角下叶轮的最优参数组合,并对比了该参数组合下泵数值模拟结果与试验结果。研究结果表明:数值模拟预测的泵外特性与试验结果基本符合,验证了数值模拟结果的准确性。研究结果为低比转速离心泵大包角叶轮的设计提供了一定的理论参考。     

基于三维紊流数值计算的离心泵叶轮优化设计

应用标准k-ε紊流模型加壁面函数法对离心水泵叶轮内部的三维紊流流动进行了雷诺平均N-S方程的数值计算与分析。分析了离心泵叶轮叶型对流速分布、压力分布和泵性能的影响,研究了离心泵叶轮通道内流动规律,提出了三维紊流数值分析基础上的离心泵叶轮优化设计方法。实例表明用三维紊流数值模拟方法研究叶轮内部流场是改进和优化叶轮设计的一个重要手段。     

k-ε涡粘湍流模型用于离心泵数值模拟的适用性

以IS80-65-160离心泵为研究对象,对设计工况和八种非设计工况进行了整机系列相对位置定常流动数值模拟.计算中分别采用标准k-ε模型、RNG缸k-ε模型和Realizable k-ε模型三种k-ε涡粘湍流模型,以考察比较它们对离心泵内流模拟计算的适用性.计算中考虑了叶轮和蜗壳之间相对位置变化对流场的影响,较全面反映叶轮与蜗壳间的相互作用.在数值模拟的基础上,计算了基于三种湍流模型的扬程、轴功率、效率及性能曲线,并与试验性能曲线进行对比.研究表明:三种肛k-ε涡粘湍流模型均可用于离心泵内部流动数值模拟计算,采用Realizable k-ε模型的离心泵仿真结果与试验吻合最好.     

高速深井离心泵内部流场数值模拟与试验研究

通过对100QJ 3.2型高速深井离心泵在不同网格数、不同湍流模型、不同模拟级数条件下进行三维定常数值模拟,分析了不同条件对其性能的影响,从而选出合适的数值模拟设置方法。将性能预测结果与样机试验结果对比,验证利用CFX软件预测高速深井离心泵性能的可行性。结果表明:采用叶轮网格数为40万、Standard k-ε湍流模型、两级全流场模型对高速深井离心泵进行全流场三维定常数值模拟最为合适。     

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。     

离心泵内部空化流动的定常数值模拟及性能预测

为了研究离心泵内部的空化流动,利用fluent软件中的空蚀模型及混合流体两相流模型,对离心泵的三维湍流空蚀流场进行定常数值模拟,根据模拟计算结果显示的液相和空泡相流动特征,预测了离心泵在设计工况下运行时流道内空化发生的位置和程度;通过分析空蚀发生过程中叶片上的压力分布,揭示出离心泵流道内部流场的内在特性,最后对泵的性能进行了预测,说明数值模拟可以为离心泵在特定工况下运行时的空化性能预测提供依据。     

氟塑料离心泵性能预测及实验对比分析

以氟塑料离心泵IHF150-125-250为研究对象,运用流场计算软件FLUENT,对2种不同叶片形式叶轮氟塑料离心泵分别进行内部流场的数值模拟,同时在多功能水泵试验台上进行实验测试,将得到的外特性模拟预测数据与实验数据分别对比分析。结果表明,数值模拟的方法可以较好地对泵性能起到预测作用,改进后的扭曲叶片叶轮的氟塑料离心泵的性能优于现有的直叶片叶轮氟塑料离心泵。     

大颗粒下螺旋离心泵内运动特性数值模拟与分析

以150×100LN-32型螺旋离心泵为模型,采用欧拉多流体、RNG k-ε模型对其内部进行三维数值模拟。对比不同颗粒粒径以及浓度情况下固液两相流场,分析了在大颗粒情况下,固体颗粒在螺旋离心泵内的运动情况。通过固相体积分数、压力以及速度分布,得出了大颗粒固液两相流在螺旋离心泵内的运动特性。并以此为参照,分析大颗粒情况下螺旋离心泵磨损情况。     

基于 Fluent的 AY型离心油泵叶轮内流场数值模拟

借助Pro/E造型平台建立叶轮单流道的简化模型和叶轮整体的三维模型,利用Fluent流体分析软件对AY型离心油泵叶轮内流场进行模拟,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLY算法,利用Fluent前处理器GAMBIT网格建模,模拟出叶轮内流场的流动规律,初步分析了离心泵叶轮的速度和压力分布,获得离心泵叶轮流道内的速度场、压力场。结果表明,Fluent数值模拟能真实反映叶轮内部的复杂流动,为AY型离心油泵叶轮的设计及改进提供了基础依据。     

离心泵内磁流变液流动特性的研究

采用Mixture多相流模型和标准的κ-ε模型,使用SMPLEC算法,应用Fluent软件,对磁流变抛光循环系统用离心泵内部水基磁流变液三维流场进行数值模拟,分析不同叶片数对泵内磁流变液流场压力、速度、颗粒体积浓度分布的影响。计算结果表明：随着叶片数目的增加,叶轮出口压力呈现出先增加后减小的趋势;叶片数目对叶轮出口处磁流变液速度大小影响不明显,对叶轮流道内的速度分布及颗粒体积浓度分布影响显著。     

圆柱形叶片潜油离心泵流场的三维数值分析

采用CFD方法研究了潜油离心泵的内部流场，讨论分析了3种不同工况下叶轮和导轮的数值计算结果。数值模拟捕捉到了离心泵内部许多不良流动现象，探讨了影响离心泵效率的原因。泵在设计工况有着良好的流动性能，在非设计工况出现了不良流动现象，影响了泵的效率。计算结果还显示：潜油泵叶轮有较好的水力性能，而潜油泵导轮的水力性能是不完善的，效率较低。     

Evaluation of subgrid-scale models in large-eddy simulations of turbulent flow in a centrifugal pump impeller

The current research of large eddy simulation (LES) of turbulent flow in pumps mainly concentrates in applying conventional subgrid-scale (SGS) model to simulate turbulent flow, which aims at obtaining the flow field in pump. The selection of SGS model is usually not considered seriously, so the accuracy and efficiency of the simulation cannot be ensured. Three SGS models including Smagorinsky-Lilly model, dynamic Smagorinsky model and dynamic mixed model are comparably studied by using the commercial CFD code Fluent combined with its user define function. The simulations are performed for the turbulent flow in a centrifugal pump impeller. The simulation results indicate that the mean flows predicted by the three SGS models agree well with the experimental data obtained from the test that detailed measurements of the flow inside the rotating passages of a six-bladed shrouded centrifugal pump impeller performed using particle image velocimetry (PIV) and laser Doppler velocimetry (LDV). The comparable results show that dynamic mixed model gives the most accurate results for mean flow in the centrifugal pump impeller. The SGS stress of dynamic mixed model is decompose into the scale similar part and the eddy viscous part. The scale similar part of SGS stress plays a significant role in high curvature regions, such as the leading edge and training edge of pump blade. It is also found that the dynamic mixed model is more adaptive to compute turbulence in the pump impeller. The research results presented is useful to improve the computational accuracy and efficiency of LES for centrifugal pumps, and provide important reference for carrying out simulation in similar fluid machineries.