双流道水力透平的导叶优化研究

参照中开泵的结构构成机理与水轮机的转轮设计原理,开发出一种低比转速水力透平机。利用CFD软件,对添加了4种不同翼型导叶的水力透平机进行数值模拟。结果表明:头部较厚的传统导叶不利于水流绕流,在引、导水部件处能量损失严重;而在带有头部减薄的负曲率导叶的水力透平机中,具有合理的内流场分布、最优的能量回收效率,且在某一特定工况下,其水力性能远远优于拥有其他3种导叶叶型的水力透平机。     

屏蔽式核主泵多工况下内部流动特征分析

为深入研究核主泵水力部件的流动特性,基于连续性方程、雷诺时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,针对3种典型运行工况(0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d)下缩比系数为0.4的某型屏蔽式反应堆主冷却剂泵模型泵的三维不可压湍流流场进行定常数值模拟,对比分析不同工况下核主泵的压力分布与流场分布,描述叶轮、导叶与压水室的流动特征,并对造成这些特征的原因予以讨论和说明。同时,将数值计算的扬程值和效率值与在闭式试验台所做的试验结果进行对比,绘制出该模型泵在0.8Q_d~1.2Q_d的外特性曲线。结果表明:基于ANSYS CFX的数值分析方法能够有效预测核主泵的水力性能,揭示内部流场的特点,获得内部流动细节;在设计工况下,核主泵的水力性能最佳且流态保持均匀稳定;通过与非设计工况对比,较为全面的掌握了核主泵的流动特性。该研究可为核主泵的水力部件设计与优化提供一定的参考。     

水泵水轮机泵工况小流量波动特性

为了研究水泵在水轮机泵工况小流量下的流场特性,对某电站水泵水轮机进行建模.采用SIMPLEC算法和剪切压力传输模型（SST k-ω）模拟泵工况的流场特性,分析当泵工况活动导叶处于设计开度时在小流量下转轮、导叶的流场,结合实验对水泵水轮机的性能进行对比计算.结果显示,在导叶设计开度下当体积流量为设计流量的15%～53%时扬程曲线有小幅度波动;流量越小在导叶间的类似射流现象越明显,随着流量降低涡结构逐渐增多并且尺度逐渐变大,以至于充满整个活动导叶与固定导叶之间的流域;导叶的存在是小流量下扬程小幅度波动的主要原因.以上结论均可为水泵水轮机的优化设计提供依据.     

定常多相位方法与非定常方法用于离心泵数值模拟的比较研究

为比较离心泵内流场模拟的非定常方法和多相位方法,对IS80-65-160离心泵的内流场进行了整机非定常数值模拟.仿真计算考虑了设计工况和八种非设计工况.数值模拟采用Realizable κ-ε流模型.在数值模拟的基础上,计算了扬程、轴功率、效率,得到了基于非定常数值模拟的该离心泵的计算性能曲线,并与基于多相位模拟得到的计算性能曲线和试验性能曲线进行比较.研究表明:两种方法均可用于离心泵内部流动数值模拟计算,采用定常多相位仿真结果与试验结果吻合较好.     

水下目标辐射噪声的子波变换和双谱联合分析

首次将子波变换和双谱联合分析应用于对水下目标辐射噪声的特征提取，首先利用子波变换提取辐射噪声的动态调制分量，然后应用归一化双相干系统分析该动态调制的谐波特性，结果表明，该方法可以有效地实现动态调制分量与其他信号的分离，准确提取谐波特性，并具有很强的抗噪性。     

泵作透平定常流动数值计算

为了更好地研究离心泵作透平的内流特性,基于标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,应用CFX流场仿真软件对不同工况下的泵及泵作透平进行了数值计算,得到了不同工况下泵和泵作透平的外特性,并分析对比设计工况下泵及泵作透平的内部流动规律。结果表明：泵作透平过程中,其内部流场特征较泵发生了较大的变化。在最优工况下,透平的效率要比泵的效率高,且透平内部流场压力、速度等较泵分布更为均匀,在叶轮流道内能量发生了较大的变化,使用CFD技术可以很好地研究泵作透平的流动特性。     

基于散射参数与差分进化算法的EMI噪声源阻抗提取方法

EMI滤波器是抑制传导EMI噪声的有效手段,而精确的噪声源阻抗提取是滤波器设计的关键. 传统的阻抗提取方法散射参数法、双电流探头法,只能提取噪声源阻抗的幅值和相位信息,无法准确描述噪声源的阻抗特性. 提出了一种散射参数法与差分进化算法相结合的噪声源阻抗提取方法,该方法可以精确提取噪声源内阻抗的等效电路参数,为其滤波器设计提供重要的参考. 该方法首先根据散射参数法获取噪声源阻抗信息,然后利用差分进化算法处理阻抗信息以确定其等效电路参数. 再根据提取的内阻抗等效电路参数设计EMI滤波器. 最后,进行了滤波器设计与传导EMI噪声抑制实验. 实验结果表明,基于散射参数与差分进化算法设计的滤波器具有较好的传导EMI噪声的抑制效果.     

混流式核主泵压力脉动特性预测与分析

由于结构和运行工况的原因,混流式核主泵流道中的压力脉动比普通混流泵更为复杂,掌握其流道中的压力脉动特性及在不同运行工况的特征对于满足设计的高可靠性和保证运行的安全性都很有必要。为寻找引起压力脉动的主要因素和探讨运行工况对压力脉动特性的影响,在对带球形压水室的核主泵进行全流道三维非定常流场数值模拟的基础上,对5个典型工况下叶轮和空间导叶流道中不同部位的压力脉动时域与频域特性进行深入分析。结果表明:叶轮与空间导叶的动静干涉是引起压力脉动的主要因素,压力脉动主频为叶频,其幅值取决于运行工况的流量,在设计工况运行其压力脉动的幅值最低;对于采用球形压水室的流道,压力脉动幅值沿叶轮进口向出口逐步增大并在叶轮出口达到最大值,然后沿空间导叶的进口向出口逐步减小;在小流量工况时,流道中的不稳定流动会产生更为复杂的压力脉动;在同一圆周上,叶轮进口区域的压力脉动特性并不一致,叶片背面脉动幅值大于叶片正面,而在不同工况下叶轮出口区域叶片正、背面的压力脉动特性差别不大;随着运行流量的减少,因球形压水室的几何形状影响会产生涡流和回流,导致叶轮内的中高频脉动幅值增大,若流量过小,整个流道中的脉动幅值都将明显加大;球形压水室对设计工况及大流量工况的压力脉动影响很小,但对小流量工况下的压力脉动影响较大,而且导致频率特性更为复杂。     

部分流泵的全三维湍流数值模拟

借助Fluent软件,选择标准κ-ε模型和标准壁面函数对单级部分流泵在设计工况方面进行了三维湍流数值模拟,分析了叶轮、涡壳内流体的流动,指出径向直叶片叶轮进口的冲击损失很大,隔舌前后是能量损失、产生噪声与振动的主要区域,隔舌对泵性能影响较大,蜗壳内存在两个反向的旋涡,蜗壳内的流体在主流和二次流的共同影响下沿着流道向前推进。最后,对泵性能的预测值与实测值作了对比,验证了数值模拟的正确性。     

节段式多级离心泵全三维湍流场的数值模拟

选取工业中常用的DF型多级离心泵作为研究对象,数值计算使用了FLUENT软件及其RNG k-ε湍流模型和多重参考坐标系,实现了节段式多级离心泵任意一整级（包括叶轮导叶在内）的全三维流场的数值模拟.模拟结果显示在叶轮出口与导叶入口衔接处,叶轮出流因受到导叶叶片头部的阻挡干扰,导致局部流体逆叶轮旋转方向运动.液流的静压值在正导叶出口附近达到泵级内最大值,进入反导叶后因沿程出现的水力损失静压值略有降低.计算结果得到了泵外特性实测值的验证.     

CFD在船舶喷水推进器设计与性能分析中的应用

为进一步深入研究喷水推进器的性能,讨论了计算流体力学作为一种先进手段在喷水推进器设计和性能分析中的应用.通过求解雷诺时均的控制方程,计算了某喷水推进泵和"喷水推进器 船体"的流场.利用计算流体力学(CFD)的后处理技术,分析了喷水推进泵的流动特点,发现了泵设计的不足并提出了可改进之处.CFD方法分析"喷水推进器 船体"流动特性比传统理论方法更准确、细致、方便.借助CFD工具,可在模型试验之前对喷水推进器的设计进行深入分析和优化设计,还可完成性能预报.     

轴流泵前置导轮的设计与研究

根据轴流泵的特点,参考离心泵诱导轮的设计方法,对轴流泵前置导轮的设计与配套作了初步研究,主要内容包括:导轮的布置和轴面尺寸的拟定;导轮的计算截面的划分和叶片进出口安放角计算;利用螺旋线对导轮的叶片绘形等等.经过如此设计的前置导轮装于轴流泵进口,能够减轻轴流泵的汽蚀和改善主叶轮的进口流态,这在试验中已经得到了初步验证.由此证明如此设计是合理可行的.     

轴流泵内部三维湍流场的数值模拟

基于流体动力学计算分析的FLUENT软件,采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对轴流泵内部流场进行了数值模拟,并分析了该轴流泵在小流量工况﹑设计工况和大流量工况下叶轮内的速度分布和压力分布以及泵的外特性,得出了该轴流泵的扬程和效率随着流量的变化规律。研究结果有助于解析轴流泵的内部流动机理,并对泵的水力设计提供重要的参考。     

影响喷水推进器水动力性能的若干因素

为了提高喷水推进器的水动力性能,用数值方法研究了不同参数对喷水推进水动力性能的影响.以CFD为基本方法,建立加导叶喷水推进器的三维计算模型,对给定工况下喷水推进器的水动力性能进行了研究.在此基础上,进一步分析了不同流量下喷水推进器的流量和扬程、功率和效率的关系,研究了叶数、叶片安装角、轮毂比等参数对喷水推进性能的影响.计算结果说明,对叶数、叶片安装角、轮毂比等进行优化选择可以大大地提高喷水推进器的水动力性能.     

沿用出口导叶的大型轴流泵改造方案探讨

对大泵改造保留出口导叶的叶轮改型方案作了深入的探讨 .分析了不动导叶时泵改前后性能设计参数之间的变化关系 ,指出这种改型方案存在的局限性 ,提出了机组增容或导叶切割的辅助措施 .     

轴流泵前置导轮的结构形式及水力特性研究

为消除大中型轴流泵站因进口流态不良引起的汽蚀、振动和噪音,同时探讨将前置导轮用于轴流泵吸入性能调节的可能性,分析研究了前置导轮的结构和特性,包括导轮三种水力设计方案的叶片形式及其水力特性、导轮对主叶轮性能的影响以及导轮的主要结构参数等．     

莒头泵站轴流泵前置导轮的设计与试验

首次将前置导轮用于莒头泵站２８ＺＬＢ－７０型轴流泵中，以解决该站春秋两季低水抗旱时因转轮淹深不足引起的汽蚀、振动和噪声问题．介绍了该泵导轮的设计配套方法、现场试验结果，该法技术上的成功，证实了用导轮来防治轴流泵汽蚀或解决转轮淹深不足问题已完全可行．     

含气率对导叶式离心泵内部流动的影响

为研究含气率对导叶式离心泵输送气液两相时内部流动的影响,基于延迟分离涡DDES(Delayed Detached-Eddy Simulation)湍流模型及Mixture多相流模型对导叶式离心泵进行非定常数值模拟,得到不同含气率下,模型泵内气相分布、压力分布、流线分布以及所选监测点压力脉动情况,并将数值模拟的外特性曲线与试验进行对比分析。结果表明:气相主要在导叶靠近蜗壳出口的流道、蜗壳靠近叶轮前盖板一侧以及出口段靠近隔舌一侧聚集;导叶出口处压力从靠近隔舌处沿顺时针方向逐渐减小;蜗壳隔舌至第Ⅰ断面内及出口段靠近隔舌侧均出现了回流区;蜗壳壁面从P₁点顺时针方向沿蜗壳至出口段静压值逐渐减小;随着含气率的增大,叶轮进口处低压区面积增大,导叶内压力降低;蜗壳出口段多个面积较小的回流区转变为几个面积较大的回流区;同一监测点静压值逐渐减小,隔舌处静压值受含气率的影响最大。     

高压叶片泵瞬时流量分析

针对高压叶片泵在预升压过程中工作腔机械闭死压缩，排油区的油液通过减振阻尼的回冲过程改变了泵瞬时流量的波形，增大了流最脉动等问题，文章作者以VQ35泵为例，对高压叶片泵瞬时流量进行了仿真分析，得出了影响高压叶片泵瞬时流量脉动的主要因素是泵的工作压力和工作介质的体积弹性模量。