基于进化算法和CFD技术的离心泵低稠度导叶的优化设计

结合离心泵导叶型线参数化方法、进化优化算法和Navier-Stokes方程求解技术对传统导叶进行了低稠度导叶优化设计.优化设计得到了稠度分别是0.89和0.65的导叶型线,数值验证表明:两种低稠度导叶的静压回复系数均高于初始设计.结合离心叶轮和优化设计得到的两种低稠度导叶进行了整个离心泵水力性能数值验证,计算结果表明:稠度是0.89的导叶的离心泵水力性能优于初始设计,而稠度是0.65的导叶的离心泵水力性能低于初始设计.研究结果表明对于初始设计的离心泵,采用优化设计得到的稠度是0.89的导叶具有更加紧凑的设计并且可以满足初始设计的要求.     

大型水泵轴向后导叶叶片出口角对出水流道性能的影响

对低扬程大型泵站单管出水流道 ,水泵出口存在最优旋流 ,使水力损失最小 ,可以通过后导叶叶片出口角设计满足出流最优旋流要求。为此 ,提出了已建泵站和新建泵站泵后导叶—出水流道整体水力设计两种物理模型 ,目的是使流道水力损失最小。提出了平分分析法试验求解物理模型的方法和后导叶设计方法     

节段式多级泵径向导叶水力优化研究

为了研究径向导叶的水力结构对泵水力性能的影响,基于RNGκ-ε湍流模型,对径向导叶采用两种不同水力设计的节段式多级泵进行全流场数值分析和试验研究。结果表明:减少正导叶的叶片数,减小流道的扩散度,并且适当增加叶轮与导叶之间的径向间隙,能够明显地改善导叶内流场结构,减少导叶内的水力损失和降低泵的轴功率,使泵的效率明显提升。     

基于喉部参数控制的离心泵导叶扩散度研究

为研究导叶扩散段无量纲参数对离心泵水力性能的影响,通过控制导叶喉部参数设计出5种导叶扩散度方案,采用雷诺时均N-S方程和RNGκ-ε湍流模型对离心泵进行全流场计算,对比分析了不同扩散度方案对上游叶轮、导叶本身以及下游压水室水力性能的影响,并验证了数值分析的可靠性.研究表明:导叶扩散度对上游叶轮水力性能较大,叶轮效率随导...     

多级离心泵叶轮与流道式导叶的匹配特性

本文对多级离心泵设计了流道式导叶,采用Spalart-Allmaras湍流模型对设计结果进行数值模拟。通过对流道式导叶几何结构的调整,探讨了叶轮-导叶间隙、导叶进口方式及级间密封对离心泵流动性能的影响。经过分析得到了以下结论:导叶进口直径为叶轮出口直径的1.027倍时与叶轮匹配较好;导叶进口宽度的减小在小流量工况下存在优势;对导叶进口进行斜切处理可以有效消除密封通道对水泵造成的影响,同时提高了大流量工况下的水力性能,设计点效率提高0.65%,扬程提高1.30%,分析结果为离心泵流道式导叶与叶轮匹配设计提供理论指导。     

潜水混流泵水力设计与CFD分析的应用

为提高水泵的效率,提出了采用高效、泄漏损失小的闭式叶轮,配套设计空间导叶。本项目水力部件是2种叶轮和4种导叶体进行组合,有8种水力设计方案。利用CFD分析工具进行潜水混流泵水力性能预测,筛选确定了最优水力设计方案生产样机。     

向您介绍高校技术转让项目

离心泵及混流泵水力设计系统该系统根据设计参数进行离心泵叶轮、蜗壳、径向导叶和半螺旋形吸水室的水力设计以及混流泵叶轮、空间导叶、蜗壳和肘形吸水室的水力设计;可对离心泵进行改型(相似和切割)设计;可绘出水力设计图并标注尺寸。使用此程序可大大节省设计工作量,原来需1个月的设计工作量只要一二天便可完成。该系统软件估价:离心泵水力设计8000元/     

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▲离心泵及混流泵水力设计系统 该系统根据设计参数进行离心泵叶轮、蜗壳、径向导叶和半螺旋形吸水室的水力设计以及混流泵叶轮、空间导叶、蜗壳和肘形吸水室的水力设计;可对离心泵进行改型(相似和切割)设计;可绘出水力设计图并标注尺寸。使用此程序可大大节省设计工作量,原来需     

核主泵叶轮与导叶叶片数匹配规律的数值优化

为了阐明核主泵叶轮和导叶叶片数匹配特性对水力性能的影响。以缩比系数为0.5的模型泵为研究对象,基于核主泵几何参数,建立叶轮叶片数Z1和导叶叶片数Z2的多种匹配方案,通过数值方法预测多种匹配方案下核主泵设计工况下的水力性能。结果分析表明:只改变叶轮叶片数时,随着叶轮叶片数的增加,叶轮与泵扬程的增加趋势逐渐变缓;只改变导叶叶片数时,导叶叶片数的选取对核主泵效率影响的最大差值为8.48%。导叶和压水室内漩涡区和水力损失主要集中在以泵出口为起点沿叶轮旋转方向的半球形区域,且环形压水室的水力损失在总损失中所占比重最小为36.4%,表明环形压水室是核主泵水力损失最大的过流部件。根据多种叶片数匹配方案的结果分析,表明设计工况下核主泵叶轮与导叶叶片数的最佳匹配值为(Z_1=4,Z_2=9)、(Z_1=5,Z_2=12)、(Z_1=6,Z_2=11)和(Z_1=3,Z_2=7),即导叶叶片数在叶轮叶片数的2倍附近且两者互质时,泵的水力性能达到最佳值。研究结果为核主泵叶轮和导叶叶片数的选取提供了理论依据。     

低比速多级离心泵消除驼峰的试验研究

研究用同一种叶轮配置4种不同导叶的多级离心泵得出的试验结果,试验揭示了采用改变导叶水力尺寸的方法,消除低比速泵性能曲线驼峰,保持高效率的设计思路。     

基于内流场的能量回收透平的结构优化

基于叶片式水力机械工作原理,设计出一种卧式双流道混流式水力透平机。为了对其结构进行优化,保证性能,使水能回收效率最大化,基于Navier—Stokes方程和标准的κ-ε双方程紊流模型,采用贴体坐标、非结构化四面体网格和SIMPLEC算法,对无导叶和有导叶的透平机在清水介质下的内部流场进行三维湍流数值模拟计算。研究结果表明：有导叶的水力透平机转轮叶片进口处速度环量、压力分布、叶片上的速度与压力分布以及吸出管内的流动状态都要优于无导叶的水力透平机,从而增加了转轮的能量转换指数。模拟结果为进一步研究能量回收透平机的结构提供了理论依据和实际应用参考。     

二回路主循环钠泵叶轮与导叶叶片数匹配规律对水力性能影响的数值研究

本文利用CFD软件针对二回路主循环钠泵叶轮与导叶叶片数匹配关系对水力性能的影响进行数值模拟的理论研究。以本公司水力库中水力模型的模型泵为研究对象,基于此泵的要求及几何参数,拟定了叶轮叶片数和导叶叶片数的多种匹配方案,选出了三种较好的匹配方案,通过数值方法计算出三种方案的水力性能,结果表明叶轮叶片与导叶叶片数以6比10匹配的水力性能最好,并用水力模型对此进行了试验验证。     

ISIGHT在混流式水轮机活动导叶优化设计中的应用

为了实现混流式水轮机活动导叶的水力性能提高,基于ISIGHT软件平台,集成MATLAB,GAMBIT和FLUENT软件,以混流式水轮机活动导叶的几何形状参数为优化变量,以导叶流道的进出口总压损失和空化性能为目标,采用非支配排序遗传算法NSGAⅡ(Non-dominated Sorting Genetic AlgorithmsⅡ),提出一种混流式水轮机活动导叶多目标及自动优化设计方法。该方法应用于某电站的模型混流式水轮机活动导叶优化设计,结果表明:优化后导叶流道的进出口总压损失减少10.4%,导叶上的最低静压力上升17.8%,从而为混流式水轮机活动导叶的设计提供了合理有效的途径。     

基于数值模拟的新型轴向导叶性能分析

由于塑料具有成本低、轻巧、表面光洁等优点已获得广泛的工程应用。但传统扭曲空间导叶由于叶片几何边界复杂,很难通过注塑工艺进行生产,而应采用圆柱叶片。因此,本文通过125QJ20型塑料泵的研发,设计出新型轴向导叶。为分析该导叶的性能,结合自主开发的导叶设计软件DLSJ,根据参数设计出另一径向导叶模型,并将同一叶轮分别与两个导叶进行匹配。再通过Fluent软件,采用标准k-ε模型、SIMPLEC算法对这两组模型分别进行了全流场数值计算,并对导叶内部内流场进行对比分析,结果表明轴向导叶外特性明显优于径向导叶。通过流场分析,该新型轴向导叶能改善导叶内部流动,提高井泵水力性能。同时,新导叶具有注塑简单的特点,可有效降低成本,有着较好的市场前景。     

化工轴流泵的非均匀导叶布置

化工轴流泵的工作介质特性使其不便设置导轴承,导致泵转轴缩短,叶轮出口至弯管进口之间只有一段很短的垂直空间,在该空间采用常规导叶布置会恶化水力性能,而化工泵中通常不设置导叶的做法又会使叶轮出口圆周速度分量对应的能量在流道中逐渐损耗。为提高机组效率,采用计算流体力学(CFD)方法分析了均匀布置导叶时的流场特点,发现导致水力性能恶化的原因,提出非均匀导叶布置方案,并进行了数值模拟及对比。结果表明,合理的非均匀导叶布置方案能有效改善装置水力性能。     

CAP1400屏蔽电机主泵高效水力模型研发

大型三代先进压水堆核电站最后一个难度最大的重大装备CAP1400大功率屏蔽电机主泵正在国产化研制,关键水力部件叶轮和导叶的水力设计是核主泵科学研究中的一项重点也是难点。基于前期相关研究基础,研发设计比转速约105的混流式缩尺(1∶2.5)高效水力模型,探讨模型建立、参数化水力设计、CFD数值计算与水力性能优化、模型试验与性能分析;针对最优效率点和流动损失进行探讨,给出多重约束下高效叶轮和导叶设计建议。模型试验得到水力模型设计点效率为84.92%、性能曲线变化平缓、运行范围内效率高、且汽蚀性能良好;换算到真机工况效率达到88.3%。该水力模型成为重大专项CAP1400屏蔽电机主泵水力部件采纳的设计方案之一,为后续核主泵水力部件的高性能设计、工程应用提供重要借鉴和原始技术积累。     

上海希凡流体科技有限公司

<正>(提供各种泵技术服务)一、设计各种泵水力模型关醒凡教授积毕生设计水力模型之理论和经验,主持设计的轴流泵和可调叶片混流泵水力模型,在南水北调工程天津同台测试的各比转速中均名列前茅。在黑龙江省某工程高扬程斜流泵天津同台测试中亦名列前茅(共4个模型)。在杭州江河水电中标的印度大型蜗壳泵模型试验(有活动导叶和固定导叶)中效率最高     

上海希凡流体科技有限公司

(提供各种泵技术服务)一、设计各种泵水力模型关醒凡教授积毕生设计水力模型之理论和经验,主持设计的轴流泵和可调叶片混流泵水力模型,在南水北调工程天津同台测试的各比转速中均名列前茅。在黑龙江省某工程高扬程斜流泵天津同台测试中亦名列前茅(共4个模型)。在杭州江河水电中标的印度大型蜗壳泵模型试验(有活动导叶和固定导叶)中效率最高(89.36%,共试验了4个模型)。     

水轮机模式多级水力透平流道结构型式研究

针对传统反转泵式水力透平效率低、运行范围窄的缺点,提出一种水轮机模式水力透平设计理念,并基于水力原动机理论,设计出水轮机模式水力透平转轮。同时,为研究开发合适于该模式水力透平的流道,借鉴常规水轮机流道、阶段式多级泵流道以及深井泵式S型流道,设计出适合水轮机模式多级水力透平的18种流道型式。通过CFD数值计算,分析了各方案中过流部件内部流动状态,通过对进水室分析发现:蜗壳式进水室水头损失最小,环形进水室由于其内部流动紊乱,存在脱流和旋涡,水头损失最大,比蜗壳式进水室水头损失高28 m;通过对级间导叶分析发现:新型空间导叶内部流动平稳,水头损失最小,但其轴向尺寸大,不适用于多级水力透平。为优选出一种结构紧凑,水力性能好的水轮机模式水力透平流道,基于模糊数学评判方法,以效率为主要目标,综合考虑流道的结构、尺寸和加工制造因素,全面评价18种流道方案。评价结果表明:采用蜗壳式进水室和同径级间导叶的方案1,其空间尺寸适中,加工制造简单,通过对其性能曲线的分析发现:该方案效率达到80.24%,高效区宽,水头回收性能达到设计要求。     

南水北调东线工程用泵水力模型设计与选型

为满足南水北调东线工程泵站的高效率、高可靠性的要求,提出了水泵水力模型针对性设计的概念。考虑泵装置中水泵性能的变化,采用等扬程、加大流量的方法初步确定水泵的设计参数。采用CAD技术与CFD计算相结合设计水泵水力模型。通过叶轮轮毂比、叶栅稠密度等主要几何参数的优化,以及导叶设计工况点的调整,实现水泵水力模型向高效区的移动,满足具体泵站运行工况的特殊要求,实现水泵装置综合水力性能的优化。