气流柔软整理机喷射结构数值优化研究

为了研究纺织面料气流柔软整理机结构的关键几何参数对流道喷射结构气流场及面料的影响,基于ANSYS Workbench有限元分析软件,借助正交试验法获取不同几何参数的喷射结构,建立喷射结构气流场的数值分析模型,采用流固耦合计算模型和重整化群k-ε(RNG k-ε)湍流模型开展不同喷射结构的内部流场及面料受力情况分析。结果表明:面料表面的平均压力及气流平均速度基本与喷嘴距离面料的高度及喷嘴间距成反比关系,与喷嘴数成正比关系。气流柔软机喷射结构对面料处理效果最佳的工艺参数为:出口射流倾斜角度10°、布宽4 m、喷嘴数4个、气腔喷嘴大小100 mm、喷嘴距离面料高度50 mm、喷嘴间距500 mm。     

双叶片离心泵自吸过程的气液流态及振动特性

泵的自吸过程包含着复杂的气液两相流动结构,这种不稳定的两相流动结构会诱发振动和噪声,不利于泵的稳定运行。目前,针对泵自吸过程的研究主要集中于泵的自吸机理及气液流态的演变规律,很少涉及自吸过程的振动特性。为了揭示离心泵自吸过程的振动诱导机制,通过搭建离心泵自吸性能试验装置,以双叶片离心泵为研究对象,采用高速摄影技术和振动测试技术开展自吸过程泵内气液流态及振动特性的试验研究。同时,设计5种不同位置的回流孔,研究回流孔位置对自吸性能及振动性能的影响规律。研究结果表明：自吸过程中,叶轮内部气液流动的剧烈变化加剧了叶轮转子系不稳定径向载荷,导致振动强度的增加;自吸过程中,振动激励频率分布在700 Hz～1 200 Hz的中频段,并以宽频振动为主,叶轮内部存在一个明显气泡带;自吸过程结束时,首要激励频率为叶片通过频率,激励频率集中在25 Hz～400 Hz的低频段;回流孔位置对自吸时间影响显著,但是对振动强度影响较小。     

回流孔对外混式自吸离心泵内部流动特性的影响

回流孔在外混式自吸离心泵的结构中有着特殊的作用,是影响自吸排污泵性能的重要因素之一。为了研究回流孔对自吸排污泵内部流动特性的影响,以具有不同回流孔面积的ZW型高效自吸排污泵为研究对象,对泵内部流场进行数值模拟。研究结果表明,回流孔的存在对泵内流动特性和性能都有一定的影响,泵内会形成较明显的环形流动,扬程和效率显著降低。不同工况下回流孔两侧(即气液分离室和蜗壳)压力分布发生规律性变化,回流孔处的流动状态也随之发生变化;随回流孔面积变化将引起回流孔两侧压差及回流量的变化,最终反映为外特性的变化。     

低比转速离心泵叶轮瞬态空化特性分析

低比转速离心泵叶轮流道宽度较小且较为狭长,流道进口容易被空化状态下的空泡堵塞,诱发严重的振动和噪声,不利于机组安全稳定运行。针对比转速为45的离心泵,采用RNG k-ε湍流模型与Zwart-Gerber- Belamri空化模型,对不同工况下的非定常空化流场进行模拟计算,准确预测了不同工况下的空化余量-扬程曲线,并得到空化初生位置与空泡的时空演变和径向力变化。计算结果表明,不同工况下由空化产生空泡的非定常特性也有所不同。在小流量（0.8Qd）工况下发现,NPSH = 4.75 m时在一个叶轮旋转周期内各个流道的空泡区变化规律明显,空泡区变化表现为收缩、稳定、再生长;NPSH = 3.61 m时空区泡的变化规律为5个叶轮旋转周期,叶片上的空泡区经历稳定—分离—生长—局部脱落周而复始的过程。在设计工况（1.0Qd）下,叶轮中的空泡分布相对均匀,而大流量（1.2Qd）工况下空泡的分布并不对称,出现了交替堵塞的现象。未发生空化时,叶轮径向力分布呈规则的五角星状,随空化发展,叶轮内非对称分布的空泡区致使径向力分布紊乱。     

污水自吸泵固液两相流非定常研究

选取65zw30-40污水自吸泵为研究对象,基于Mixture多相流模型和RNGk—ε湍流模型,采用Fluent软件对包含腔体在内的污水自吸泵全流体域进行非定常模拟。结果表明:叶片吸力侧的沙粒体积分数明显高于压力侧,叶轮入口及叶片尾缘处沙粒的体积分数较高;涡室内沙粒主要分布于涡室外缘靠近叶轮前盖板侧,随时间的增加涡室内沙粒体积分数较大的区域随叶轮的转动发生变化;腔体的沙粒主要分布于腔体的外缘,内部沙粒分布较为均匀。随时间的增加,污水自吸泵内两相的流动情况及沙粒的分布趋于稳定。随沙粒直径增加,输送流体阻力增大,自吸泵内流体的最大速度逐渐减小。计算域中引入了腔体流体域,与泵在实际运行时的情况更加符合,使结果更加准确。     

基于S7-200PLC水泵测试控制系统的改进设计

叙述了用西门子S7-200型PLC实现对水泵测试控制系统改进的方法。该系统以S7-200型PLC为控制核心,通过与上位工控机的通讯,实现数据的高速采集、处理和分析。这种控制模式既发挥了PLC控制精度高、抗干扰能力强和可靠性好的特点,又充分利用了工控机良好的数据分析和处理的能力,并简化了原系统的结构和配线。该系统能够实现对水泵测试过程的实时控制和安全保护。现场测试结果表明,该系统性能稳定,能满足测试要求。     

水泵试验台液压夹紧装置设计

从系统机构设计、夹紧力分析、液压系统设计和电气控制原理等方面,阐述了水泵试验台液压夹紧装置的设计构造过程.为了保证试验时不发生泄漏现象,在管道联接端面采用抠槽密封处理技术,并对液压夹紧力进行计算与分析,得出在6.4 MPa的压力下,液压夹紧力约为88.238 kN,液压缸提供的最小工作压力为17.563 MPa.现场试验结果表明:与传统法兰联接方式相比,在规定试验压力下,该夹紧装置无泄漏现象,联接端面水力损失减小约0.156%,自动化程度高,水泵出厂检测台数增加约1.5倍,大幅度改善了水泵出厂检测的效率.     

自吸离心泵转速与自吸性能关系的研究

为研究自吸离心泵不同转速下的自吸性能,探讨自吸性能与转速的关系,设计了透明自吸离心泵装置,并采用高速摄像机拍摄了自吸初期蜗壳内部的气液两相流流态的演变,记录了吸入管的液位变化。自吸离心泵自吸过程被分为吸入期、进水期和出水期,总结了吸入期和进水期转速对自吸时间的影响规律。试验结果表明,自吸离心泵在较低转速下,自吸时间与转速成反比,因为吸入期结束时气液分离腔内液位未达到最高,含气率是影响自吸性能的主要因素,转速越高,含气率越高,排气效率越高,自吸性能越好;而在较高转速下,部分转速区间内自吸时间与转速成正比,是因为吸入期未结束时气液分离腔内液位已达到最高,影响了排气效率,同时转速越高气体回流速度越快,气体不能及时排出,还出现自吸离心泵自吸未能完成的情况。研究说明了转速与进水管液位和气液分离腔内液位之间的关系,通过解释排气效率揭示了自吸离心泵转速与自吸性能的关系,研究成果可为自吸离心泵的转速设计提供参考。     

基于响应曲面法的双叶片污水泵叶轮优化分析

为了提升污水泵叶轮的性能,本文基于响应面法对叶轮的三个主要设计参数进行三因素三水平优化。通过对比优化模型和原模型的性能曲线发现,优化模型的扬程、效率优于原模型,优化模型拥有更高的高效区间,优化模型的内部流场低压区要小于原模型,流场内部流动更为均匀。利用熵产理论分析了污水泵不同工况下的能量损失,结果表明：优化模型在叶轮内的各工况熵产要明显小于原模型,在蜗壳内的熵产分布相差不大;在小流量工况下,熵产率较高区域主要集中在叶片压力侧和叶片出口附近;随着流量的增大,流动损失逐渐减小,高熵产区向蜗壳出口及隔舌处转移,叶轮和蜗壳的动静干涉及蜗壳壁面高速流的冲击回流,造成了泵内的主要能量损失。原模型的熵产分布和优化模型较为一致,但其高熵产区域要明显大于优化模型,且数值更大。     

污水自吸泵固体颗粒的流动及分布规律研究

为了研究不同颗粒直径下污水自吸泵内固体颗粒的流动及分布规律,以65ZW30-40污水自吸泵为研究对象,基于Mixture多相流模型和RNG k-ε湍流模型,对污水自吸泵全流体域进行了固液两相流数值模拟分析。随颗粒直径的增加,泵的扬程和效率逐渐下降,当颗粒直径d = 0.20 mm时,扬程下降13.76%,效率下降12.14%,泵的性能显著变差。同时,分析了不同颗粒直径下自吸泵内固体颗粒的分布情况。结果表明：固体颗粒主要分布于叶片吸力面尾缘,泵体外缘以及回流孔底部区域。研究进一步揭示了当回流孔尺寸较大时,泵内颗粒分布较均匀,回流孔尺寸较小时,颗粒主要分布于回流孔两侧,叶片尾缘及叶片出口靠近压水室的区域,随回流孔尺寸的增大,颗粒体积分数较大的区域向压水室侧迁移,回流孔中心区域颗粒体积分数逐渐减小。