混流泵管路负载快速变化过程瞬态特性的试验研究

针对混流泵在出口管路负载快速变化过程中的瞬态水力特性进行试验研究，并对试验结果进行讨论。详细介绍了同时适合于水泵稳态和瞬态水力性能测试的试验设备以及试验方法，介绍多个转速下的稳态性能试验和在多个转速下进行的快速调阀的瞬态试验。试验结果显示快速调阀的瞬态过程的特性与稳态运行时存在着明显的区别，对于在瞬态工况下运行的水泵，其设计以及水力性能预测都不能完全按照通常的稳态理论进行。     

混流泵瞬态水力性能试验研究

介绍了适用于水泵瞬态试验的设备，试验装置以及试验方法，通过对一台蜗壳式混流泵的试验，给出了水泵开机过程，关机过程和瞬时调阀过程的特性曲线，并对结果进行了初步讨论，为进一步进行水泵态瞬态特性理论研究和进行适合于瞬态工况工作的水泵的设计优化打下基础。     

混流泵停机过程的瞬态水力特性分析研究

针对混流泵在不同转速下停机过程中的瞬态水力特性进行了试验研究，并对试验结果进行了讨论。介绍了用于瞬态水力性能测试的试验设备以及试验方法，不同转速下停机过程的瞬态水力特性，并尝试用三次多项式拟合的方法模拟停机过程的流量-扬程曲线。试验结果显示了在停机瞬间泵的流量和扬程迅速下降，管路能量亦急剧降低，但在这一过程中无噪音和气泡产生，由此提出了瞬态工作泵的停机阶段操作方法。同时，试验结果亦显示了三次多项式拟合曲线与实际测量曲线能基本符合。试验和计算结果可在瞬态工作特性方面为瞬态离心式水泵的设计和实际使用打下基础。     

基于数值模拟的特种混流泵水力性能优化与试验

为研究水泵液压系统混流泵的性能,分析特种混流泵性能参数与系统工作过程物理量的关联性,基于器材水下运动学方程推导混流泵流量、扬程等参数的计算方程,并提出满足器材运动要求的泵性能参数。基于数值模拟和试验并重的研究方法,针对水泵液压系统混流泵开敞式出水结构,优化双圆弧导水结构,数值模拟结果表明双圆弧轴面的过流面积变化均匀,速度场无旋涡等不良流动,减小了装置水力损失。针对混流泵叶轮叶片包角和出口安放角进行优化,获得了陡降的流量-扬程特性曲线,满足了不同工况下器材加速要求。叶轮出口采用非线性环量分布流型,提高了水力效率,试验结果表明优化的开敞式混流泵最高效率达到83.24%,各项性能指标均满足优化设计要求。     

混流泵内部流动的三维数值分析

以某型号混流泵为研究对象,基于三维不可压缩流体的N—S方程和标准k—ε湍流模型,采用Fluent6.3软件对在不同工况下的内部流场进行了三维定常湍流数值模拟。分析了变工况下混流泵内部流场的压力、速度分布,获得了其内部流动特性的主要特征,预测了泵的水力性能。结果表明,基于CFD的数值模拟计算模型能够很好地预测混流泵的特性,数值模拟结果为混流泵的优化设计提供了数值依据。     

利用虚拟仪器技术进行泵瞬态特性实验研究

介绍了适用于水泵瞬态试验的虚拟仪器设备，通过对一台离心泵的试验，给出了水泵开机过程、关机过程的流量曲线，并对结果进行了初步讨论，为进一步进行水泵瞬态特性理论研究和进行设和与瞬态工况的水泵的设计优化打下基础。     

离心泵基于稳态性能试验的起动特性预测

：本文旨在对离心泵起动特性进行预测。给出了试验系统简图和起动特性试验过程中各动态参数的测量方法和数据采集方法，基于由稳态试验得到的性能曲线和泵的相似定律得出数学模型，并结合管路流动方程给出了描述离心泵系统动态特性的数值模型。通过一台进出口直径为80mm的管道离心泵的试验来验证数值模型的准确性。数值计算和试验结果均显示，起动过程中。离心泵的扬程随着转速迅增而迅速增大。并在转速达最大时达到最大值，而流量达到最大值的时间与管路系统特性有关，数值计算与试验结果在整体上能较好地吻合。     

多级离心泵级间匹配效应的研究

为研究多级离心泵各级性能之间的匹配效应,基于N-S方程及k-ωSST湍流模型,对一台11级卧式离心泵进行全三维流动数值计算,获取其外特性曲线,并与试验结果进行了对比验证。在此基础上,对泵内具有相同水力模型的中间各级性能进行了分析并与其均匀入流单级的仿真计算结果进行对比研究。结果表明,基于CFD分析的方法可有效预测多级离心泵的水力性能;多级泵中具有相同水力模型的中间各级的性能参数略有差别,在小流量下差异变大;均匀入流的单级CFD计算的水力性能与整泵CFD计算的级性能之间存在较大的差异,在对多级离心泵进行水力设计与优化时,需考虑这类级间匹配效应的影响。     

混流泵启动过程汽蚀性能的试验研究

介绍了混流泵发生汽蚀条件下启动试验的设备、试验方法和试验过程。对一台出口直径为300舢的蜗壳式混流泵进行了初步的试验研究，给出了进口压力调节过程的性能曲线以及两个转速下的启动过程汽蚀性能曲线，并将结果与无汽蚀状态下的启动性能进行比较。结果显示：进口压力调节到临界汽蚀条件以下后，启动过程中将发生汽蚀现象并导致流量和扬程迅速下降，但在发生汽蚀前，水泵性能与无汽蚀条件下的启动性能吻合。     

液力变矩器三维瞬态流场计算

液力变矩器内部流动为极其复杂的三维湍流流动,目前其计算多简化为稳态,稳态计算不能计算出瞬态特性,只有三维瞬态流动计算才能比较正确的预测流体的真实流动.在液力变矩器瞬态流场特性分析基础上,建立旋转坐标系下控制方程,采用数值模拟的方法对液力变矩器瞬态控制方程进行计算.计算中建立液力变矩器各叶轮全流道模型,利用多流动区域耦合算法中滑动网格法实现叶轮间流动参数的实时传递.计算中综合考虑稳定性、准确性和经济性,压力速度耦合算法采用SIMPLE算法、空间离散格式为一阶上游迎风格式,湍流模型选为RNG -模型,实现了液力变矩器湍流流动的瞬态计算.深入分析液力变矩器瞬态流场数值解以更好了解瞬态流动特性,并分析其产生原因,以进行液力变矩器性能的改善和优化设计.基于变矩器流场瞬态计算得到其外部性能,与试验对比后发现误差较小,说明采用的瞬态流场数值计算方法是正确有效的.     

Experimental study on hydrodynamic performance of a cavitating centrifugal pump during transient operation

An experimental study has been carried out in order to analyze the cavitation of a centrifugal pump and its effect on transient hydrodynamic performance during transient operation. The transient characteristics of the centrifugal pump were tested under various suction pressure and starting conditions. In transient operation of continuous starting and stopping process, instantaneous rotational speed, head, flow rate and suction pressure of the pump were measured. The effect of cavitation on transient performance of the centrifugal pump during transient operation was analyzed, and then the effects of starting acceleration rate and suction pressure of pump on cavitation were presented. Results showed that the cavitation would be delayed during rapid starting period. However, in the condition of low suction pressure and high rotational speed, pump cavitation is inescapable even if the starting period is less than a second. After the serious transient cavitation occurred, the transient performance of centrifugal pump would decline obviously, and the instantaneous head of pump would fluctuate.     

开敞式混流泵内流的数值模拟与出水机构选择

为了给新型开敞式混流泵的设计积累经验并为特殊出水流道结构设计提供方法,对具有不同出水机构的开敞式混流泵进行数值模拟,分析从小流量到最大流量下的内部流动和水力性能,提出适应特殊液压动力需求的开敞式出水机构方案。给出内部流动数值模拟和性能预测的方法,通过外特性预测结果与模型试验数据的比较,验证数值计算的可靠性。在模型分析基础上,针对轴向有导叶、轴向无导叶和径向无导叶等不同的开敞式出水结构形式,进行整机内部流动分析和外特性预测,对不同结果进行比较分析,给出不同出水机构对于特定结构和动力需求的适应性。     

低扬程虹吸流道泵装置起动动态特性数学模型

从理论上分析了低扬程泵装置虹吸流道中空气动力学特性、泵机组暂态电气特性和动力学特性以及虹吸流道非恒定流、水泵动力性能，并结合水泵相似理论。提出了在低扬程虹吸流道泵装置起动过渡过程中泵机组动态特性以及虹吸流道内空气压力变化的数学模型。     

调速型液力偶合器制动工况流场分析

基于三维多相流动理论和计算流体动力学(CFD),对调速型液力偶合器制动工况下的非稳态两相流动进行数值模拟。结果表明:泵轮流道的压力分布较规律,沿径向成比例逐渐增大,而涡轮流道的内部流动则较复杂;涡轮吸力面出现了小范围的不规则流动现象;中间轴面的速度分布较复杂,涡轮速度小于泵轮速度;Interface中部的低速区出现降低偶合器效率的二次流。对调速型液力偶合器制动工况进行流场分析,揭示其泵轮和涡轮的流场流动规律和特性,有助于指导液力偶合器的设计,提高偶合器的性能。     

基于CFD的双涡轮液力变矩器的改进研究

针对YJSW315双涡轮液力变矩器一级、二级涡轮进口流态较差等问题,利用CFD技术对其内部流场及其性能进行了数值计算分析,通过对泵轮叶片出口和一级涡轮数量和厚度的调整,得到了一种优化方案,提高了变矩器性能。改型后的变矩器的起动工况转矩比提高了0.357,两个涡轮都工作时的效率提高2%~4%。提出的研究方法和结论对液力变矩器的改进或研发具有一定的指导意义。     

流体激振力对高速泵转子振动特性的影响研究

对高速泵三维流场进行了非定常计算,分析了高速泵内的压力分布情况。研究了高速泵叶轮上的稳态径向力和脉动径向力,分析了流体激振力对高速泵叶轮系统的振动及其轴心轨迹的影响。计算结果表明:泵内部流场的压力分布合理,稳态作用力的计算符合实际数据;瞬态作用力与叶轮和隔舌的干涉流动有很大关系;在脉动激振力作用下,泵转子振动响应谱图中出现了脉动激振力的频率及其谐波频率。     

考虑不同加速工况的滑动轴承的启停性能分析*

滑动轴承的摩擦磨损主要发生在启停阶段。为了研究启停工况下的滑动轴承的摩擦学性能,建立一种面向径向滑动轴承的混合润滑数值分析模型。采用质量守恒边界条件的雷诺方程求解流体压力,采用Greenwood和Tripp接触模型预测固体表面接触,而通过Johnson载荷分配概念将润滑模型和接触模型联系起来,从而实现对滑动轴承在启停工况下从混合润滑过渡到动压润滑的摩擦学行为分析。利用该模型,研究轴承系统在启停阶段从边界润滑、混合润滑到动压润滑演化过程中的摩擦学性能;以径向滑动轴承系统为例,结合不同的轴承转速变化函数,分析轴承加速对轴承启停性能的影响;同时研究工作工况、润滑油温度、轴承的结构参数对轴承启停性能的影响。结果表明：轴承启动加速度在合理范围内越大越好,能使轴承更快进入动压润滑;较高的转速、较低的润滑油温度和较大的径向轴承间隙能使轴承拥有更好的启停性能。     

Study on numerical methods for transient flow induced by speed-changing impeller of fluid machinery

In order to establish a reliable numerical method for solving the transient rotating flow induced by a speed-changing impeller, two numerical methods based on finite volume method (FVM) were presented and analyzed in this study. Two-dimensional numerical simulations of incompressible transient unsteady flow induced by an impeller during starting process were carried out respectively by using DM and DSR methods. The accuracy and adaptability of the two methods were evaluated by comprehensively comparing the calculation results. Moreover, an intensive study on the application of DSR method was conducted subsequently. The results showed that transient flow structure evolution and transient characteristics of the starting impeller are obviously affected by the starting process. The transient flow can be captured by both two methods, and the DSR method shows a higher computational efficiency. As an application example, the starting process of a mixed-flow pump was simulated by using DSR method. The calculation results were analyzed by comparing with the experiment data.