高速离心泵平衡孔轴面安放角对其性能的影响

为研究高速离心泵平衡孔轴面安放角对其内外特性及转子轴向力的影响,以一台转速为30 000 r/min的高速离心泵为研究对象,利用N-S方程及RNG k-ε湍流模型进行全流场数值计算。结果表明:随着轴面安放角的增大,高速离心泵轴功率P基本保持下降趋势,下降为最大轴功率的2.8%;效率η基本保持上升趋势,上升为最小效率的1.1%;扬程H最大变化量为设计扬程的1.5%,并出现极值点;随着轴面安放角的增大,平衡孔泄漏的高压射流对离心轮进口的主流排挤越小;当轴面安放角? 30° ≤ θ ≤ ? 10°与0° ≤ θ ≤ 20°时,随着轴面安放角的增大,转子轴向力减小,在轴面安放角θ = 0°时,轴向力发生骤增,出现极大值点;与传统轴面安放角θ = 0°的平衡孔安装方式相比,本研究中轴面安放角θ = 20°时,轴向力降低67.92%,可有效平衡转子轴向力。     

核主泵叶轮与导叶能量转换的数值计算

基于连续性方程、雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型,对核主泵内部流场进行稳态数值计算,并进行试验验证。根据数值计算结果分析导叶、蜗壳内静压回收与总压损失、压力变化等特性。结果表明,数值计算性能预测结果与试验结果吻合;在小流量工况下导叶内总压损失明显大于蜗壳,两者变化趋势刚好相反,随着流量的增大导叶内的总压损失减小而压水室内的增大;在大流量工况下导叶内总压损失在总损失中占主要部分,随着流量的增大导叶和压水室内的总压损失变化一致,都增大;静压回收主要在导叶中进行,在蜗壳中静压回收小;导叶工作面与背面的压力随流量的增大均减小,在大流量工况时减小程度更大;叶轮流道内压力随流量的增大逐渐增大,并且在叶轮流道中后段压力分布不均匀,压力梯度大,最大压力位于压力面靠近叶片尾缘处;动静转子之间压力随流量的增大而增大,在大流量工况下压力梯度变化大。     

声振耦合作用下叶片出口斜切对离心泵噪声的研究

为研究声振耦合作用下叶片斜切对离心泵内外声场的影响,以一台比转速n_s=67的离心泵为研究对象,在保证叶轮前后盖板和蜗壳几何参数不变的情况下,只对叶片出口边进行斜切,同时基于RNG k-ε湍流模型和声学边界元/有限元（BEM/FEM）方法分别对离心泵进行全流场和声场计算。研究结果表明,对叶片出口边进行斜切,隔舌附近处压力脉动波动会呈现一定的周期性,叶轮出口的流场波动以及离心泵内外声场声压级都会随着斜切角度的增大而逐渐减小,内外声场声压级都在叶频处达到最大,随着频率的增大,声压级衰减程度增加,外声场声压级最大值主要集中在离心泵出口右上方附近。综合考虑离心泵能量性能和流场噪声,当叶片出口斜切角度为30°时,离心泵综合性能最佳。     

核主泵环形压水室内的能量转换特性

为揭示环形压水室内部流动及能量转换规律,提高核主泵的整体水力性能,基于Reynolds时均化N-S方程和RNGk-ε湍流模型,对核主泵缩比模型内部流动进行全三维数值计算,对比分析不同工况下压水室内部流动特征、能量损失以及不同截面动静压能变化规律。结果表明:环形压水室内水力损失随着流量的增加近似呈线性增加,对于压水室损失占总损失的比重,在小流量及设计工况下,呈非线性成倍增加趋势,当流量增大至1.2Q_d时,压水室损失比重变化平缓;在压水室环形流道内静压能比重明显高于动压能,且静压能比重沿流向近似线性减小,动压能比重沿流向线性增大;在不同工况下环形压水室内部流动呈现明显的非轴对称性,由于回流存在导致隔舌附近区域流动复杂,且偏设计工况下回流量要明显大于设计工况下回流量。     

高速离心泵平衡孔比面积对其性能的影响

为了研究高速离心泵平衡孔对其内外特性及转子轴向力的影响,以一台转速为30 000 r/min的高速离心泵为研究对象,利用N-S方程及RNG k-ε湍流模型进行全流场数值计算。研究结果表明,当比面积0.5≤k≤5时,随着比面积的增大,高速离心泵扬程H下降2.4%,效率η下降3.4%,轴功率P上升3.8%;当比面积3≤k≤5时,高速离心泵平衡孔内流动产生漩涡,对主流产生较大的影响。随着平衡孔比面积的增大,平衡孔泄漏量增大,最大泄漏量可达设计流量的23%。比面积变化对高速离心泵转子轴向力的大小和方向均有显著影响,当比面积k1时,转子轴向力方向指向离心轮进口;当比面积k≥1时,转子轴向力背离离心轮进口;当比面积k=1时,平衡孔可有效地平衡转子轴向力。     

离心泵叶片缝隙对声场特性影响的研究

为进一步研究离心泵的声场特性，对离心泵叶轮叶片尾缘进行开缝测试。考虑开缝径向直径D_k和缝隙宽度B，设计了18组正交试验来探究叶片尾缘缝隙对声场的影响。针对离心泵噪声的发生机理，采用重整化群k-ε（Re Normalization Group，RNG k-ε）模型对离心泵进行全流场非定常数值模拟，并根据FW-H方程提取蜗壳壁面的湍流脉动作为偶极子声源，基于声学边界元法进行离心泵声场计算，将声学计算结果与流场压力脉动结果进行综合分析。研究结果表明：压力脉动可在一定程度上反映声压级的大小，隔舌区压力脉动波动剧烈，此处是噪声的主要发生源。开缝叶片可以有效改善叶轮出口的不均匀流动，对内外声场噪声的降低有一定的积极作用，且在径向开缝位置γ=0.90时降噪效果最佳。     

环形压水室截面面积对核主泵性能的影响

为了研究环形压水室结构对于核主泵水力性能的影响,在保证其他过流部件几何参数不变的前提条件下,以某型核主泵模型为研究对象,设计3种不同截面面积环形压水室的核主泵模型,并基于RNG k-ε湍流模型和滑移网格模型,对以上3种缩比模型内部流动进行全三维数值模拟,通过试验证实了数值计算数据与试验数据的吻合性与该数值模拟方法的可靠性。结果表明:在设计工况下运行,压水室截面面积变化对核主泵性能影响不大;偏离设计工况,适当增大压水室截面面积能够提高核主泵的扬程、效率和静压能占比,并改善压水室内部流动特征;而偏小的压水室截面面积会使其内部流动损失增大。在实际泵产品的设计和研究过程中,结构尺寸允许的条件下适当增大压水室截面面积有利于提高核主泵的整体性能。     

双流道污水泵叶轮绘型探析

通过对双流道式污水泵设计方法的分析研究，在总结其优秀水力模型设计方法和设计参数的基础上，根据自己的设计实践。对双流道式污水泵叶轮的绘型方法进行了一些改进和完善，尤其是在确定轴面图流道中线上最后一个分点的位置和绘制平面投影图上。给出了与文献[1]不同的方法。该方法可以既快速又准确地确定出流道中线上最后一个分点的位置及绘制出叶轮平面投影图。     

双流道泵内部流场数值模拟及性能预测

运用标准κ-ε湍流模式，在双参考系下利用有限控制体积法对臂诺平均Navier—Stokes方程进行数值离散，采用Simple方法求解，对一台双流道泵在不同工况下的内部流动进行了三维数值模拟。根据数值计算的结果分析了泵叶轮和蜗壳内的速度分布和压力分布，并将泵的扬程和效率的计算值与试验值进行了比较．获得了满意的结果。     

颗粒浓度对双流道污水泵叶轮流场影响的数值模拟

基于液固两相流的κ-ε双方程紊流模型，采用SIMPLEC算法。在贴体坐标下，通过求解三维Navler-Stokes方程，对双流道污水泵叶轮在不同颗粒浓度下的流场进行了数值模拟和分析，得到了不同颗粒浓度下的叶轮内部流动的主要特征。研究表明，在叶轮工作面靠近出口处有明显的旋涡和回流；随着颗粒浓度的增加，旋涡位置向叶轮出口方向移动，同时旋涡和回流的强度有所减弱。