不同型线的高效二元离心叶轮优化设计

对具有无叶扩压器的离心压缩机两元叶轮的三种叶片型线进行对比研究,采用单圆弧和等减速流型法设计离心叶轮叶片型线,得到其性能曲线和内部流场,运用正交设计试验方法对离心压缩机叶轮进行了变减速流型优化设计,并对比分析了变减速流型与等减速流型的性能曲线。结果表明当叶片的进出口角确定后,叶片型线改变时,叶轮做功能力略有提升,而对整个叶道内的静压和速度分布影响较大,以致影响级性能。     

周向槽对半开叶轮离心泵流动特性的影响研究

离心泵内的不稳定流动现象会产生压力脉动,为了改善半开叶轮小流量工况下的内部流场和压力脉动,通过在前盖板上布置周向槽,分析了周向槽对叶轮内部流动特性和压力脉动的影响。结果表明,周向槽为泄漏流提供了周向通道,泄漏流能够从槽内快速通过,降低了泄漏流的驱动力,使得主流与泄漏流的交界面向叶片尾缘移动;靠近叶顶间隙叶片进口相对液流角和低速区面积减小,轴向速度增大,泄漏流导致的不稳定流场和阻塞现象减弱,近失稳工况点对应的流量向小流量工况偏移;周向槽不仅改善了前缘溢流,使得叶轮内低频压力脉动幅值下降,而且消除了叶片前缘泄漏流形成的回流及其诱发的2.2f_n特征频率。研究发现周向槽能够通过有效抑制不稳定流动及其诱发的压力脉动来改善离心泵小流量工况的运行稳定性。     

大型风洞用离心真空泵气动设计

某大型风洞试验气体温度高、流量大,对真空排气设备要求高,传统风洞用真空排气设备无法满足要求,为达到减小规模、降低成本的目的,首次将大排量、高转速离心真空泵应用于风洞试验设备。本文根据风洞试验排气要求,对离心真空泵的气动结构进行了设计。利用三维数值模拟软件对离心真空泵内部流动情况进行了模拟分析,为了充分考虑离心真空泵内部流动的非对称性,对离心真空泵转子的气体流动特性进行了全通道模拟分析。结果表明,设计出的离心泵流量、极限真空度等各项指标均达到设计要求,并在试验台测试和风洞实测中得到性能验证,较好的完成风洞试验的真空排气保障工作,离心真空泵的设计和应用取得圆满成功。     

节能低噪离心风机叶轮流场计算和试验研究

本文用任定准正交面方法分析了高压头离心风机采用加载式及卸载式叶片叶轮时的速度分布比较,应用考虑叶轮旋转和曲率影响的附面层动量积分关系式,计算了叶片表面的附面层动量损失厚度及壁面摩擦系数的变化情况,提出了节能低噪离心风机的设计思想;对四种叶片型线及噪声控制方案叶轮进行了气动和噪声性能试验,获得了有益的成果。     

基于模态动力学的离心风机振动特性数值研究

采用数值方法研究离心风机在流体激励力和叶轮离心力共同作用下的结构响应。离心风机在运行过程中的振动主要由流体激励力和叶轮离心力引起,传统的分析方法很难准确地模拟和预测这种流固耦合振动。首先模拟离心风机内部三维非定常流场,然后将流场分析得出的流体激励力施加到风机叶轮上,采用模态动力学方法对离心风机进行振动响应计算。研究叶片数和前盘厚度两种结构参数对离心风机振动特性的影响。结果表明,存在最佳的叶片数和前盘厚度值,使得离心风机达到较好的减振效果;增加前盘厚度有利于提高叶轮强度,但是随着前盘厚度的增加,系统振动越来越强烈,因此在叶轮设计时应充分考虑叶轮强度以及风机整机振动性能以确定最佳叶轮结构。     

利用VOF模型模拟水环真空泵的气液两相流

水环真空泵的气液两相流动非常复杂,利用相关流体机械理论很难准确描述其流动规律,一定程度上增加了水环真空泵新产品的设计研发难度.本文结合2BEA-703型水环真空泵,建立了水环真空泵的三维瞬态Computational Fluid Dynamics模型.首先通过数值模拟分析了叶轮和泵腔内部的相态分布、压力分布以及固定截面...     

两种二元离心叶轮型线优化方法比较

以二元离心风机叶轮叶片型线为研究对象,对7—40和bb24风机叶轮运用等减速和等当量扩张角规律,分别对其进行叶片型线的重新设计,并运用CFD数值模拟叶轮内部复杂三维流动。结果表明,在设计工况下,无论是等减速规律还是等当量扩张角规律对于2个不同的风机叶轮都取得了较好的效果,尤其是应用等减速规律改进的叶轮,改进效果更加明显,叶轮性能显著提高。     

燃料电池车用离心压缩机窄带啸叫噪声实验测试与分析

以某燃料电池车用离心压缩机为研究对象,测试并分析其在不同工况下的气动性能及气动噪声。试验结果表明:当离心压缩机工作在高效率的额定工况区时,进口处气动噪声最小,总声压级峰值出现在轻度喘振线附近;额定工况和阻塞工况的主要噪声源为旋转基频噪声;轻度喘振工况的主要噪声源为窄带啸叫噪声,其频率约为转频的3.9倍;深度喘振工况时550~2 000 Hz的宽频噪声明显上升;叶片通过频率噪声与流量无明显关系,且对总体噪声贡献量不大。应用商业软件CFX对轻度喘振工况下离心压缩机窄带啸叫噪声的产生机理进行分析。仿真结果表明:当离心压缩机流量低于额定流量时,进口冲角增大,导致主叶片、分流叶片前缘及扩压器内靠近轮罩面出现严重的二次流,叶片前缘和扩压器的同时失速是造成轻度喘振工况下窄带啸叫噪声的主要原因。     

离心式压缩机叶片扩压器的实验研究

利用电子扫描阀测压系统，测量了不同工况下离心式压缩机叶片扩压器内部的静压分布，并做了该机的级性能实验。实验结果表明，在不同工况下叶片扩压器内部的静压分布差异很大，叶片扩压器在设计工况下具有较高的效率，但在变工况时，扩压器流道壁面边界层容易发生分离，导致冲击损失较大，效率下降很快。     

利用稀疏盲源分离方法的叶片裂纹特征提取

叶轮是离心压缩机的核心部件,实现压缩机叶片裂纹早期故障识别在工业生产中具有非常重要的意义。有裂纹的叶片的异常振动会直接反映到流体的压力脉动中。然而实际中由叶片裂纹造成的异常振动非常小,使得压力脉动中的故障信息非常微弱,导致故障频率难以识别。先利用稀疏盲源分离方法对离心压缩机扩压器处的压力脉动信号进行处理,然后对分离的信号进行包络分析,最后提取出故障特征频率,实现了离心压缩机叶轮叶片裂纹故障检测,可以对叶轮状态进行长期实时监测。     

高黏稠物料真空定量灌装设备核心部件的设计与流量分析

为解决以方便米饭、豆沙、枣泥、莲蓉等高粘稠物料为原料的肠类食品的定量灌装问题,通过分析真空定量灌装机的核心部件——真空滑片泵的设计原则、工作原理、运动状态、流量变化来,研究了高黏稠物料为原料的肠类食品的定量灌装技术。采用数学推导方式得出了以下结论:真空滑片泵的输出流量并不是恒定的,而是呈一定周期性的波动,可以影响高黏稠物料肠类食品灌装的定量准确性;采用合适的真空滑片泵结构参数,能够提高高黏稠物料肠类食品灌装的定量准确性;将双卡打卡机与真空滑片泵的工作参数互相协调,能实现肠类食品的定量灌装。     

叶片出口角影响离心泵噪声辐射数值研究

运用FEM\BEM声振耦合计算方法分析叶片出口角对离心泵在水动力激励下泵壳振动辐射噪声影响。采用大涡模拟方法模拟离心泵内部瞬态流场,获得蜗壳壁面偶极子声源;对泵壳体结构进行模态分析获得结构模态响应;利用LMS Virtual Lab间接边界元IBEM声振耦合模块计算非定常流动引起的离心泵内部噪声,并与实验数据对比,验证基于LES、声振耦合的噪声数值模拟方法可行性。计算离心泵外场噪声及声辐射,研究叶片出口角度对离心泵外场噪声辐射影响。结果表明,离心泵叶片通过频率BPF处的辐射声功率随叶片出口角的增大而增大;外场噪声声压级指向性分布显示叶片出口角存在合适范围,使泵在小流量工况运行时噪声较小。     

Large-Eddy-Simulation-based analysis of complex flow structures within the volute of a vaneless centrifugal pump

Centrifugal pumps are very common in many fluid handling industrial applications, such as petrochemicals, oil and gas, etc. Although the design practices for centrifugal pumps are well established, efforts are directed towards optimising such systems for better operational efficiencies. In order to optimally design centrifugal pumps, it is beneficial to first understand the complex flow phenomena within different sections of the pump for a variety of operating conditions. This is normally achieved through the use of modern techniques, such as Computational Fluid Dynamics (CFD), where the flow within centrifugal pumps can be numerically modelled and important flow features can be analysed for better understanding of interactions amongst different process variables. CFD offers different turbulence modelling techniques with an aim to predict realistic flow approximations. Large Eddy Simulation (LES) offers a more accurate solution to this, in which the larger eddies are resolved while smaller eddies are modelled; hence predictions using LES are more realistic. Further, in turbulence modelling within centrifugal pumps, it is also important to model the complete interaction amongst different variables rather than a simplistic single blade passage flow analysis. In the present work, the complex blade–tongue interactions and their consequent effects on the pressure fluctuations within the volute have been evaluated. It is seen that the secondary flow features in the near-tongue regions due to blade interactions with the tongue affect the flow characteristics within the volute considerably.     

Inverse design optimisation of a novel range hood based on intelligent algorithms and computational fluid dynamics simulations

Our aim in the present study is to increase grease separation by optimising the discharge performance of cooking oil fumes. A novel range hood with an outer cylinder and guide vanes of exhaust (GVE) is proposed. The geometric configuration of the hood is optimized by a reverse design method developed by coupling back propagation neural networks, mind evolutionary algorithms, and computational fluid mechanics. The primary objective of the range hood is to maximise the exhaust airflow rate with good grease separation. At the optimised conditions, the inlet and outlet blade angles are 80° and 176°, respectively, while the heights of the blade and guide vane are 0.180 and 0.245 m, respectively. The optimal number of blades and guide vanes are 29 and 7, respectively, while the optimal diffuser diameter is 0.340 m. The proposed range hood exhibits excellent performance of grease particle separation compared to multi-blade centrifugal fans with volutes. In addition, the outer cylinder and GVE of the range hood exhibit a large separation efficiency for particles in the size range of 1–4 μm, while impeller blades mainly separate grease particles in the size range of 4–10 μm.     

多级冲压泵固液两相流冲蚀特性

基于离散相模型和标准k-ε湍流模型,对多级冲压泵首级和次级流场进行数值模拟。计算不同固相颗粒质量浓度时的外特性和过流部件冲蚀特性,分析颗粒体积分数分布、流场速度和颗粒运动轨迹,研究其对冲蚀特性的影响。结果表明:随着颗粒浓度的上升,冲压泵的单级扬程和效率线性衰减,当颗粒质量浓度为90 kg/m^3时,单级扬程下降6.89%,效率下降6.95%;叶轮和导叶的冲蚀率与颗粒质量浓度指数正相关,叶片与后盖板的连接处、导叶叶片转弯部分的磨损率最高;较高的颗粒浓度与冲击速度、更为频繁的颗粒冲击是造成上述区域较高的冲蚀率的主要原因。     

油封式旋片真空砂在恶劣介质环境中的应用

油封式旋片真空泵是真空技术中最基本的真空获得设备之一，应用面广而量大。但其在恶劣介质环境中（如含大量可凝气体、可凝结介质、灰尘，频繁大气起动及经常工作于高压强状态等）中使用，则因为油路易堵塞、油性能快速下降、被污染的油返入泵腔或排气阀易损坏而造成泵油浪费、砂性能下降甚至泵损坏，本文介绍了通过改进后的油循环结构及排气阀结构的油封旋片式真空泵，使其广泛应用于恶劣介质环境而保持长期性能稳定。     

液环真空泵及机组节能设计和选型的方法探讨

本文通过分析液环真空泵的功耗组成,探讨液环真空泵节能设计的方法,并就液环真空泵的过流部件叶轮、分配板和泵体的节能设计和制造展开探讨,研究和提出液环真空泵过流部件节能设计的方法,提出设计适合不同吸入压力范围的液环真空泵,并就节能选型进行举例说明。     

八次方定子曲线对叶片泵动态性能的影响

为了降低叶片泵在原油开采过程中的振动,应尽量消除其由于加速度突变而造成的运行冲击。通过推导八次方曲线方程,得到定子内腔过渡曲线的数学模型。采用MATLAB软件对过渡曲线进行拟合。为了验证该叶片泵的动态性能,设计了实验方案,进行叶片泵变速和变压实验。实验结果表明：在500 r/min转速下,扬程达到23.14 m,流量达到2.44 m3/h,满足了低速设计要求;叶片泵对外部压力负载有一定的要求,其最大值不能超过0.5 MPa,若超过此值,叶片泵将失去自吸能力;随着转速的提高,其流量和噪声增大;随着压力负载增大,流量呈先上升后下降的趋势,噪声总体呈上升趋势,但在压力负载大于0.25 MPa后上升有所缓慢,泵内流量逐渐趋近于0,此时泵的噪声主要来源于叶片与定子的摩擦。研究结果为减小叶片泵的振动和噪声以及叶片泵结构的进一步优化提供了参考。     

基于流场分析的某割草车节能优化设计

为了提高某割草车的工作效率,降低其长时间工作时的能源损耗,对其割台中的刀盘和刀片进行建模与仿真分析,通过对刀盘角区和刀片形状进行优化,达到节能的效果。首先,对割草过程中刀盘内的流场情况进行数值模拟,分析了刀片和刀盘所受的压力、刀片的速度以及刀片所受扭矩;其次,基于流场分析规律,对刀盘角区和刀片的形状进行优化,提出3个优化方案;然后,以扭矩的大小作为方案是否节能的主要评价指标,并与原方案进行对比分析,得到节能效果最优的设计方案;最后,将优化后的刀片加工成形,装在实车上进行试验,试验结果与仿真结果的误差小于5%,说明仿真结果正确,同时试验结果验证了该优化方案具有良好的节能效果。仿真与试验结果表明：刀片形状对割草机工作过程中的流场及扭矩等有重要影响,异形刀片有助于减小流场涡流与风阻,从而减小刀片上的扭矩,达到节能提效的目的。