基于CFX的离心泵全流场数值模拟研究

基于雷诺时均Navier-Stockes方程和标准k-ε双方程湍流模型,利用CFD软件（ANSYS CFX 11.0）对一台离心泵进行全流场定常数值模拟计算,对比分析数值模拟计算和性能试验测得的流量-扬程、流量-效率及流量-功率等特性曲线;对小流量、设计流量和大流量3种工况下的数值模拟计算获得的中间截面流线的结果进行分析研究,揭示了其内部流动的主要特征;同时预测了泵的水力性能,并与性能试验结果进行了对比分析,结果表明数值模拟计算预测趋势与试验结果吻合较理想,满足工程实际的需要。     

基于CFX的长短叶片双切割排污泵数值模拟研究

为解决污水处理用排污泵叶轮易缠绕、易堵塞、效率低等问题,设计一款叶片前伸式叶轮,可同时具备防缠绕堵塞和良好的水力性能。利用CFD软件(ANSYS CFX 17.0)对有无短叶片的双切割泵进行定常数值模拟计算,对小流量、设计流量和大流量3种工况下的数值模拟计算获得的叶轮中间截面相对速度和静压分布云图进行分析研究,揭示其内部流动的主要不同特征,为设计长短叶片双切割泵提供一定的参考价值。     

基于CFD的重型石油化工流程泵的水力优化及改进

针对中石油乌鲁木齐石化分公司现场一台重型石油化工流程泵空化性能差,在小流量区域振动超标的问题,通过应用CFD仿真技术对泵内部流场进行数值模拟,分析泵内部流动情况和规律,有目的性地优化泵叶轮水力,使用快速成型技术对叶轮进行精密铸造,并完成整机性能试验。将性能预测值与试验值进行比较,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具有广阔前景。     

基于CFD仿真的核主泵流动特性研究

为研究核主泵水力部件的流动特性,基于N-S方程及k-ωSST湍流模型,对核主泵水力部件多个流量点进行三维流动数值计算,研究了核主泵内不同流量工况下的流动特征,并对额定工况下的性能数据与试验数据进行了对比。结果表明,基于CFD分析的方法可有效预测核主泵的水力性能,获取内部流动细节。在额定设计工况下,核主泵流态均匀稳定,水力性能优良。通过与非设计流量工况的对比,较全面地分析了该核主泵流动特性,为解决核主泵水力部件设计和优化提供了有益的参考。     

泵腔内流动的数值计算

以IS150-125-315型离心泵泵腔为研究对象，通过模拟泵腔内液体的流动得到其压力值与测量值，在设计流量下，用fluent模拟的数值与试验测得的数值非常接近；而在大流量和小流量下，越靠近轮毂它们的差值越大。     

基于CFD仿真的CAP1400核主泵流动特性研究

为研究CAP1400核主泵水力部件的流动特性,基于N-S方程及k-ωSST湍流模型,对核主泵水力部件多个流量点进行三维流动数值计算,研究了核主泵内不同流量工况下的流动特征,并对计算的额定工况下的性能与试验进行了对比。结果表明,基于CFD分析的方法可有效预测CAP1400核主泵水力性能,获取内部流动细节。在额定设计工况下,核主泵流态均匀稳定,水力性能优良。通过与非设计流量工况对比,较全面比较了该核主泵流动特性,对支撑核主泵水力部件设计和优化提供有益的参考。     

射流式自吸泵内流场的数值分析研究

为了解射流式自吸泵的性能和内部流场分布规律,通过CFD数值分析和试验相结合的方法对其水力性能和内流场进行了研究。结果显示,射流式自吸泵的扬程值随流量的增大而呈近似的线性降低,数值模型可以较为准确地预测自吸泵的试验性能曲线,在设计工况条件下,数值分析与试验结果的扬程相对误差约为5%。通过对不同工况下的泵进口路径A-B-C的静压路径分析可知,高速射流对于泵进口流场具有很大影响,在大流量工况下,射流式自吸泵的喷嘴高速射流使得喉管进口的流体静压急剧降低,静压最低点和低压区均位于喉管的进口区域,并且其静压的下降幅度随着流量的增大而增大,上述研究结果为射流式自吸泵的进一步设计优化提供了参考。     

1000MW轴流式核主泵试验分析与数值模拟

对1000 MW轴流式核主泵5个不同温度下相同流量点工况进行数值模拟计算,并与试验值进行对比,计算结果与试验结果吻合较好,验证了CFD数值计算的准确性和精度。在核主泵试验过程中,发现核主泵扬程随着温度升高逐渐升高,研究了泵的外特性扬程变化,并分析了泵内部流动和各部分能量损失变化情况,表明泵扬程变化主要是由于水力损耗变化导致的。     

螺旋流恒压泵内部流场分析及实验研究

螺旋流恒压泵是一种可自恒压输送水、石油产品和化工液体等的新型泵种。为得到螺旋流恒压泵内部流场的速度、压力分布情况,运用CFD软件进行有限元数值仿真,模拟型号为LXB 0.8/40-125-80-230的螺旋流恒压泵在实际工作情况下泵内部流场的分布情况,得到恒压泵在不同流量情况下的压力云图及速度矢量云图,对得到的数据进行相关计算,得到水泵的流量-扬程曲线与流量-效率曲线。为验证数值仿真的准确性,通过水泵试验微机测试系统对LXB 0.8/40-125-80-230螺旋流恒压泵进行性能测试实验,得到其性能曲线,将数值仿真与实验得到的性能曲线进行比较,结果证明,在误差允许范围内,水泵的出口压力、扬程与效率基本一致,充分说明数值仿真结果的正确性与可靠性。该研究为螺旋流恒压泵的内部流场数值仿真分析及实验研究提供了实验及理论指导,为设计螺旋流恒压泵提供了理论数据。     

串列式双级轴流泵性能的数值模拟

为了揭示串列泵的内部流动机理及其能量特性,采用两个具有试验结果的轴流式叶轮和一新设计的导叶串联组成了一串列式轴流泵模型。应用Pro-E对该串列泵进行三维实体造型,用数值模拟的方法计算泵内的流场。数值计算采用NUMECA商业软件。在不同的工况条件下获得前后叶轮内部的速度矢量分布。基于流场计算结果,预测包括扬程、效率和轴功率在内的串列泵性能。将数值计算的结果与原叶轮的试验结果进行对比并与首级叶轮比较,串列轴流泵次级叶轮压力面和吸力面的速度具有较大的差值。与一般的轴流泵比较,串列式轴流泵具有比较宽的高效区,最优工况点向大流量区域偏移,其轴功率不再像普通轴流泵那样随流量的增加而减小。为了分析前后叶轮的相互作用,预测不同的后叶轮叶片偏转角条件下的串列泵性能,结果表明后叶轮的叶片偏转角对串列泵性能有重大的影响。     

离心泵内流场的数值模拟

运用Cfdesign流体分析软件,对离心泵内三维不可压缩斋流流动进行了数值模拟.分析了离心泵吸入室、蜗室内流体不同截面处的压力及速度特性;并得到了泵的流量及扬程值,其结果与实验值达到了很好的吻合.通过对泵内流体数值结果分析,可以揭示其内部的流场特性,从而为今后泵的性能预测、设计提供依据,缩短开发周期及其成本.     

轴伸式贯流泵装置全流场三维湍流数值模拟

为探讨轴伸式贯流泵装置双向运行时的内部流动结构并进行性能预测,应用三维湍流Navier-Stokes、Realizable 两方程湍流模型、壁面函数法和滑移网格技术,进行泵装置双向运行时的全流场三维湍流数值模拟研究。计算所采用的模型贯流泵具有特定的S形叶片及正向运行时的后置弯曲导叶。研究结果揭示了贯流泵装置正、反向运行时的全流道速度等值线、静压等值线、出水流道断面矢量及出水流道的流线形状特征,探讨在泵装置实际安装条件下泵与流道的相互影响,进行泵装置性能的数值模拟预测,并与试验结果进行比较分析。数值模拟结果表明,泵段的出口流态及导叶对流道的流动结构有很大的影响,扩散形流道对流道进口流态反映敏感,无导叶的直形泵装置出口扩散流道内的流动为轴向旋涡、环形旋涡、轴向流动的叠加,数值模拟计算预测泵装置性能的方法是有效、可行的,能够满足工程需要。     

基于FLUENT的高频电控电磁泵动态特性研究

针对汽车、航空航天等领域对往复泵新的需求,设计研究了一种高频电磁泵。分析了高频电磁泵的工作原理,建立了流动数值仿真模型。应用Fluent的UDF程序和动网格技术对电磁泵进行瞬态仿真计算,分析研究了进、出口单向阀的运动规律以及电磁泵腔中的压力、速度场的分布,并建立了流量测试试验平台,试验测试结果与仿真相吻合,验证了模型的正确性。基于上述研究基础,以电磁泵净输出流量最大为目标,研究分析了电磁泵响应时间对泵性能的影响,研究结果表明,缩短响应时间能够有效地提升电磁泵的性能。     

基于机械虹膜机构的新型摆动泵及其流场分析

目前，国内外学者针对摆动泵的研究大多是集中于传统的摆动泵，而对于全新摆动泵结构设计方面的研究则相对较少。新型摆动泵存在结构复杂和流量脉动大等问题，为此，基于虹膜机构可变孔径原理，提出了一种结构简单的新型摆动泵模型，并对新型摆动泵进行了运动学分析和内部流场研究。首先，分析了新型摆动泵的工作原理，建立了新型摆动泵的几何模型，并推导出了虹膜机构位移、速度及相应的瞬时流量方程；然后，使用ICEM CFD软件对新型摆动泵进行了网格划分，利用Fluent软件的动网格技术，采用RNG k-ε湍流模型，对新型摆动泵的流体区域进行了数值模拟；最后，采用数值模拟的方式，得到了新型摆动泵内部流场在周期内的压力分布云图、速度分布云图和流量脉动曲线；并通过比对流量脉动曲线，验证了运动学方程的正确性。研究结果表明：新型摆动泵的结构设计是有效的，其最大瞬时流量为1 387.2 L/min,满足设计需求；同时，新型摆动泵腔体内部的压力主要集中在虹膜机构围成的孔径位置，最大压力值为0.45 MPa;并且，腔体内部最大流速主要集中在出油口与进油口处，流速最大值可达62 m/s,速度曲线与流量脉动曲线具有相同的波形。该新型...     

机械密封用螺旋式泵效环泵送性能研究

为了研究机械密封用螺旋式泵效环的泵送性能,利用CFD软件Fluent对泵效环的内部流场进行数值模拟计算,得到泵效环内部流场的压力分布,并计算出泵效环的泵送扬程,获得了流量-扬程性能曲线,分析了泵效环的转速和螺纹头数对其泵送能力的影响。结果表明：螺旋式泵效环具有较强的泵送能力,且泵效环的转速和螺纹头数对其泵送性能都有相应的影响。随着转速的增加,泵效环扬程增大,但扬程随流量的变化幅度并不大。随着螺纹头数的增加,泵效环扬程先增加再减小,且扬程随流量的变化趋于平缓。     

开式叶轮离心泵性能的CFD模拟方法

现有针对离心泵性能的数值模拟研究中,由于计算时未准确考虑泵内间隙和平衡孔的影响,一些低比转速的开式叶轮离心泵的性能预测结果出现较大的误差,因此很有必要建立合理的计算方法来提高性能预测精度。以一台低比转速的开式叶轮离心泵为研究对象,对其内部流动进行三维数值模拟,探讨建模、数值方法和湍流模式对预测结果的影响。通过模型泵试验台上的性能测试,得到泵的流量、扬程、功率和效率等性能参数。通过对比数值模拟与试验结果,验证数值模拟的可靠性,并分析后盖板切除区域、间隙和平衡孔对流动结构和性能的影响。分析结果显示,改进模型能很好地预测开式叶轮的性能,在计算模型中忽略后盖板切除区域能提高计算精度:采用滑移面方法能够提高网格质量,但也增大了非设计工况下的计算误差:对于开式叶轮离心泵的模拟,Realizableκ-ε模型相比κ-ε,RNGκ-ε和Spalart-Allmars等模型具有更高的计算精度和稳定性。所提建模和计算方法可提高低比转速离心泵的性能预测精度,尤其适合于开式叶轮离心泵的流场模拟。     

无油润滑高速离心泵的变转速性能研究

转速调节是调整泵工况的重要手段,为了揭示变转速对高速离心泵的水力性能影响,本文以一台采用无油动压液体轴承支撑的高速离心泵为研究对象,采用试验方法与数值模拟,进行了不同转速下相似工况下的水力性能研究。论文通过所搭建闭式实验台上的水力测试得到了不同转速下的水力性能曲线,验证了该泵在变转速下良好的水力性能,最高效率可达35.52%。并结合ANSYS CFX软件对该泵水力部件进行了数值模拟研究,与试验结果的对比表明数值模拟能够有效对该泵的水力部件性能进行预测。论文还对该泵水力部件以设计工况为基准的不同转速下的比例相似工况进行了研究。     

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。     

用数字模拟方法预测毛细管气相色谱保留时间

提出了一种基于传统色谱理论并结合现代数值模拟计算预测化合物在毛细管气相色谱中保留时间的方法。对多种分离条件下目标样品的保留时间进行了数值仿真和预测。在程序升温恒柱头压和程序升温恒柱流量两种模式下，数字计算所得保留时间与实验结果偏差小于0．4％，能够满足保留时间预测分析的要求。同时，应用本法研究了流量控制模块压力传感器温度漂移误差对保留时间重现性的影响。     

低比转速离心泵叶轮内三维流场PIV试验及数值仿真

为研究低比转速离心泵内部流场分布情况，借助于PIV试验，结合数值仿真方法对一台叶轮直径为187 mm、比转速为70的离心泵叶轮通道流场进行了测量及数值模拟计算。为对比不同湍流模型计算结果的可信度，分别采用Standard k-ε模型、RNG k-ε模型、SST k-ω模型进行计算，并将流场计算结果与PIV试验结果进行了对比。研究结果表明：在小流量工况下，叶轮通道内速度分布较不均匀，在通道后半区域靠近叶片工作面存在明显的低速区，叶片背面的中前部区域附近出现高速区；随着流量增大，叶轮通道内部速度分布渐趋均匀，水流出口角增加。三个湍流模型计算结果与试验结果吻合较好，尤其是对低速区的模拟较好。对比三个不同的湍流模型，在小流量工况及设计流量工况下，RNG k-ε模型计算结果与试验值更为接近；在大流量工况下，Standard k-ε模型计算结果与试验值吻合更好。对比离心泵整体性能表现，扬程、效率计算结果均远高于试验测量值。