大型水泵出水流道优化水力设计

研究大型水泵出水流道扩散角、断面形状和中心线走向对水力损失的影响,提出当量扩散角概念,以包括沿程摩阻水力损失、扩散水力损失和出口水力损失在内的总水力损失最小为目标,对出水流道扩散角和断面形状进行优化,提出流道中心线走向优化的原则。研究结果表明,在进、出口断面位置一定的情况下,出水流道存在最优扩散角,使总水力损失最小。试验证明,由于水泵出水弯管的作用,出水流道实际开始脱流的扩散角小于理论计算的最优扩散角;采用优化渐变扩散角,可使水力损失进一步减小;矩形流道断面以正方形为最优,且存在最优角圆,使单位长流道沿程水力损失最小。成果对减小出水流道水力损失,实现泵装置优化设计,提高泵装置效率有重大意义。     

博斯腾湖东泵站水泵装置进出水流道优化水力设计

博斯腾湖东泵站扬程较低，进、出水流道形状复杂，压力场分布不均匀，水力损失在水泵装置中所占比重较大，故对泵站进出水流道进行优化数模计算以提高泵站水泵装置效率是非常必要的。     

确定水泵、水轮机效率的热力学方法的发展与现状

一、热力学方法简介所谓热力学方法,就是根据热力学第一定律,通过测定流体的热力学参数,从而确定流体机械效率的方法。现以水泵为例来说明这种方法的基本原理。在热力学方法中,水泵的效率定义为理想的等熵压缩条件(将水由入口状态等嫡压缩到出口压力状态)下水泵进出口焓差与水泵实际工作时进出口焓差之比,即η=等熵压缩时进出口焓差/实际工作时进出口焓差=h_3-h_1/h_2-h_1     

轴流泵出水流道水力损失试验研究

受导叶出流环量、出水弯管二次流等因素的影响,轴流泵单孔出水流道内为复杂的螺旋流,双孔出水流道左孔流量大于右孔流量,水力损失异常。采用五孔探针准确测定流道断面水流能量,实测分析出水流道水力损失特性,探讨减阻措施。结果表明,出水流道水力损失不符合与流量平方成正比的关系。与等圆出水管相比,渐扩出水流道可以减小水力损失,提高泵装置效率10％～30％;对单孔流道,轴流泵出口环量过大,增大了水力损失, 而微小环量会使水力损失略有减小;对双孔流道,两孔流量不等,存在偏流,水力损失增大。采用微小出流环量或无出流环量后导叶,可减小出水流道水力损失,提高泵装置效率6％-11％。     

南水北调东线工程刘老涧二站水泵出水流道试验研究

通过对刘老涧二站水泵模型装置2种出水流道型式的试验研究,选出最佳水泵装置,获得水泵的能量、汽蚀、飞逸和压力脉动特性,据此改善水流流场的流态,检验和优化水泵总装置水力性能,从而提高水泵装置的性能。     

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     

立式轴流泵出水流道流场试验研究

大型低扬程水泵采用渐扩出水流道,出水流道水力损失占泵扬程的15%～20%左右。为立式轴流泵设计制作了不同扩散角、无中隔板和有中隔板多种透明出水流道,采用五孔探针测定和丝线观测出水流道内流场,研究流场形成机理,分析流动规律,并与等圆出水管内流动比较。结果表明,由于后导叶出流环量、泵轴旋转诱导、出水弯管二次流和扩散的影响,出水流道内为复杂的螺旋流,断面轴向流速和周向流速分布不均匀、不对称,不均匀程度大于等圆出水管内流动,断面环量有向周边集中的趋势。成果对大型轴流泵装置出水部分的优化水力设计,提高泵装置效率有重大意义。     

水冷散热的设计方法

为了满足大发热量电子设备的测试需求,水冷散热系统应运而生。本文详细介绍通过计算水在循环系统中所需的流量以及流动产生的压力损失,以选择满足使用要求的水泵;讨论计算散热器的对数平均温差、散热面积将水吸收到的热量通过散热器散出去的水冷散热方法。     

对水轮泵转轮汽蚀现象的研究

汽蚀是流体在流动过程中所发生的复杂现象,在水轮泵的运行中有着很大的影响,运行时所出现的汽蚀,破坏流体的正常流动,降低水轮泵的效率和材料遭受破坏。汽蚀现象的产生是:当水流在水轮机转轮中流过,到达转轮出口与吸出管进口处,往往出现负压和局部压力降低到水流的汽化压力,水就开始沸腾汽化,液体在汽化时产生蒸汽泡。加以自然界的水中,溶解有约5%的气体,当水汽化时,这些气体也从水中逸出而成气泡。这些气泡汇聚成群随着水流移至压力较高处,便骤然溃裂,此时,水流质点以高速度向汽泡中心撞击,这种撞击引起局部压力的增加(可达几十至几百个大气压),而被强烈撞击的水流质点遭到压缩后又向相反     

卡车制动管路气流流动特性的数值研究

借助计算流体动力学软件Fluent 6.2.16对国产某重型汽车制动管路螺旋段内部气流流动特性进行数值模拟,探究了管内气流的速度和压力分布,并分析了入口压力对管内气流流动特性的影响。研究发现:流场内气流沿螺旋管轴心线作空间螺旋运动;流动过程中,气流的压力和密度降低,速度反之,在弯头区靠近外壁处形成局部高压;提高入口压力可以提高螺旋管的出口压力和气流的质量流量,但管路总压损失增大。     

多级多出口离心泵的流动能耗计算分析

采用CFD技术对多级多出口离心泵的能量损耗进行分析研究。当泵出口设置在多级泵中段时,泵出口下游段泵级出现明显的大尺度涡旋,级内的液流处于自循环状态造成严重能耗。为定量掌握分析该部分能耗,将泵出口后下游段的流动域卸除进行模拟计算及性能预测,与原模型的性能对比得到能量损失结果。计算结果显示,随着泵出口下游段级数的增多,泵扬程没有明显变化,泵总效率却显著下降,但平均每级效率损失减少。     

简易轮胎充水工具

轮式工程机械在软土或沙漠地带施工时,为提高驱动性能。需要在轮胎中充入盐水,以增加后机身质量。为此,我们自制了一套轮胎充盐水工具。如附图所示,此工具由电机1、水泵2、盐水入口管3、压力水出口管4组成。制作的关键是选一台合适的水泵。水泵的规格见附表。     

燃料电池发动机热管理系统控制优化

为了提高质子交换膜燃料电池的运行效率、保障运行安全,设计了一个前馈加状态反馈的控制器来调节温度,并在Amesim中建立了电堆的热管理系统仿真模型.在Matlab/Simulink平台上建立了控制策略模型,对风扇和水泵进行协调控制.仿真结果表明,电堆的入口温度控制在70℃上下,电堆入口和出口的温差控制在10℃以内,热管理系统能够将系统的热平衡温度控制在62℃左右,控制效果满足实际工作需求.研究结果对于提高燃料电池发动机热管理系统智能性具有重要的理论意义.     

小型水轮机效率的验证和拟定

水轮机运转的过程,就是能量的有效利用和能量损失平衡的过程。水流所具有的能量被有效利用的程度就是水轮机的效率。有效利用的程度越高,则效率越高,而能量损失则越小。在设计小型水轮机时,对水轮机的效率基本上用下列两种方法确定:一种是用理论的方法求出各种损失而计算出效率;另一种是用模型试验数据加以各种修正而获得。前者由于各种损失很难准确计算而很少采用;后者在实践中得到大量推广。     

基于CFD技术的截止阀启闭时流场动态模拟

针对XYZ-100型稀油站所使用的J41H截止阀工作状态下流场特点,采用计算流体动力学(CFD)的方法对截止阀的流动情况进行动态数值计算,模拟出截止阀阀盘开启和闭合过程中阀体内部的速度、压力分布和压头损失。结果表明,CFD模拟阀体压头损失值和利用理论计算的阀体压头损失值吻合较好,通过CFD技术在模拟截止阀启闭过程中动态流动状况的应用,能够确定流体通过阀道时所产生的漩涡、水锤和死水区等水流状况,为阀道结构优化提供理论依据。     

接触网绝缘子带电水冲洗的关键参数研究

为了研究接触网绝缘子带电水冲洗过程中喷嘴入口压力、喷嘴出口直径、风速等关键参数的影响,采用CFD软件Fluent进行气液两相流仿真,对比分析不同参数对水冲洗效果及安全性的影响。结果表明：入口压力是影响水射流速度的关键参数,出口直径是影响水射流水气比的关键参数;入口压力、出口直径、风速等参数都会影响水射流的直线性能及冲洗效果,尽量在风速低于2.5m/s或无风环境下进行冲洗作业,且尽量增加喷嘴入口压力以及选择直径较大的喷嘴;得到了喷嘴直径、射流距离与水气比的关系,为不同水冲洗情况下的喷嘴直径选择提供了参考。     

大套一站水泵装置进出水流道的改良优化设计研究

根据目前我国大套一站水泵装置的设计方案内容、具体模拟演练的数据追加操作、能量特性控制的手段等因素,进行既定水位资料以及土建管理的研究,使得整体水泵在满足高效进水标准质量的同时,能自行根据进出水流道的损失进行减小处理,使得结构装置的具体效率得到完整改善。保证不同地区工业用水、农业抗旱排涝以及生活用水量的完整提高;促进内部地域水流道管理系统运行机能匹配工作任务的高效组合效应;促进现代化建设事业发展水平的不断提升。     

发动机入口粒子分离器流场数值模拟及流道改进

发动机入口粒子分离器设计要求在一定清除流量比情况下,分离效率高而流动损失小.本文针对不同入口雷诺数(2×105至9×105)、不同清除流量比(10%到20%)的入口粒子分离器进行了数值模拟与实验研究.通过细致分析不同截面上的速度场和总压损失系数Cp,显示在分离通道内存在明显的低速区域和涡结构,同时在该区域内的出现了大的流动分离.这一结果与实验测得的结构吻合.分析结果显示该分离区域导致了流动通道内部总压损失的增加,由此根据流线分布情况对该分离区域进行结构改进.改进后流动通道内的原分离位置的涡结构强度和空间尺度均大大减小,使在高雷诺数下分离器两个出口的总压损失都降低了30%以上,且通道主出口流动更均匀,同时给出了不同雷诺数下的总压损失,建立了Cp与入口雷诺数的函数关系.数值计算结果显示本文使用的流道改进方法使分离器形状获得改善,获得了更优的流动性能.根据数值模拟结果提出了入口粒子分离器的改进方案.     

径向柱塞泵滑靴副的流场及泄漏量分析

滑靴副是径向柱塞泵中的重要摩擦副。应用Fluent软件对径向柱塞泵滑靴副进行流场仿真模拟,研究液压油在滑靴副流道中的流动特性,确认液压油在油腔中心有局部压力突变现象,会造成滑靴副在运动过程中产生振动和噪声,造成能量损失,并产生大量热量,在长时间工作后出现胶合现象。同时应用Fluent软件的仿真计算功能,计算油膜在标准和非标准工作压力下的泄漏量,确认在相同条件下泄漏量随着入口压力的增大而增大,为后续研究径向柱塞泵的容积效率提供参考。     

外齿轮润滑泵无困油时齿面润滑状态的研究

外齿轮润滑泵的齿轮传动有别于常规的齿轮传动,其原因主要在于油膜存在入口压力、出口压力和载荷的与众不同.从刚性等粘度润滑理论人手,针对无困油时外齿轮润滑泵的齿面润滑分析,建立出油膜包含入口压力和出口压力的压力分布公式;据此,根据实例计算出的膜厚比,判断出齿面确实存在着流体润滑状态的可能性,这与实际情况比较符合.最后,文章总结了一些结论及指出下一步继续研究的方向.