蜗壳泵定常流动数值计算

本文利用单流道计算方法对一单级蜗壳泵在设计工况进行了定常流动数值模拟，分析了叶轮流道内的速度，静压，总压的变化规律。计算表明，蜗壳泵内流场非常复杂，叶轮进口有明显冲击，本次计算为进一步提高蜗壳泵性能，减少水力损失提供了一定的理论依据。     

蜗壳内水力损失模型的研究

通过对蜗壳内水力损失模型的分析,建立了蜗壳内水力损失的数学表达式,指出蜗壳内的水力损失为叶轮出口几何参数及蜗壳喉部面积的函数,其大小受叶轮与蜗壳间匹配关系的影响,并以此为依据,利用面积比原理对建立的数学表达式进行了修正.最后将该数学表达式应用于离心泵整机的优化设计,得到了较满意的结果.     

双蜗壳式双吸离心泵流动特性的数值研究

为了研究双蜗壳式双吸离心泵内部的流动特性,采用雷诺时均方法和SSTk-ω湍流模型,对双蜗壳式双吸泵进行了不同工况下三维湍流数值模拟。将性能预测的结果与试验数据进行比较,证明了计算方法的可行性。重点分析了叶轮和双蜗壳内的速度和压力分布,计算结果表明双蜗壳可有效降低水泵运行作用在叶轮上的径向力,增强转子的运行稳定性。但是,在双蜗壳隔板外侧的流动区域内也发现了不同于普通蜗壳的回流区,使得压水室出口附近区域流动特性变差,这有待于今后通过水力设计优化对双蜗壳结构进行改进。     

水泵性能曲线平坦改陡降性能改进研究

本研究对端吸泵12个基型叶轮、蜗壳进行了水力计算校对,并做了匹配性校核,重新设计了蜗壳。减少第Ⅷ断面面积,使叶轮与蜗壳的匹配性值高效流量点在额定点附近,使得流量-扬程曲线平坦改陡降,解决了客户调频使用压力不易控制的问题。     

气液两相条件下液力透平内水力损失分析

为了研究气液两相条件下液力透平各过流部件内水力损失的分布情况,现选择比转速为55.7的单级单吸离心泵反转作液力透平,并对该模型在不同流量、不同含气率下进行数值计算,分析含气率变化对液力透平内水力损失分布规律的影响。研究发现:液力透平内主要水力损失发生在叶轮和蜗壳内,叶轮内水力损失约占总水力损失的55%,蜗壳内水力损失大约占总水力损失的39%;含气率对叶轮内水力损失影响最大,含气率越高液力透平各过流部件内水力损失以及总的水力损失越大。研究结果为液力透平结构的优化设计提供理论依据。     

双蜗壳离心泵内部流场数值计算分析

借助于CFD软件,基于雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型运用SIMPLE计算方法对叶轮双蜗壳内部流场进行数值模拟,通过模拟双蜗壳与过渡流道内的压力场、速度场、速度矢量分布和流动迹线的三维可视化的流动规律,得出与试验结果相吻合的结果.运用三个不同工况下速度场和压力场的计算结果,分析该叶轮和过渡流道的内部水力特征,通过计算结果和流动细节以及结构特点,探索双蜗壳及过渡流道内的回流、撞击等流动规律.     

出口角对离心油泵性能影响的理论研究

利用流体力学基本理论，研究了不同粘度下出口角对65Y60型离心油泵性能的影响。结果表明，液体粘度增加使离心油泵性能下降的根本原因是泵水力效率和机械效率随粘度增大而大幅度下降造成的。当液体粘度较低时，叶轮对离心油泵性能的影响是主要的；当液体粘度较高时，蜗壳对离心油泵性能的影响是主要的。当液体粘度较高时，叶轮扩散损失、叶轮摩擦损失、蜗壳水力损失和叶轮圆盘摩擦损失是离心油泵的主要能量损失。计算得出的不同粘度下出口角对泵性能影响的规律与实验得出的变化规律基本一致。     

系列化双吸硫酸风机通用蜗壳的设计及性能分析

运用CFD软件NUMECA对某双吸硫酸风机系列化叶轮中的最大流量叶轮和最小流量叶轮进行数值计算,进而根据计算结果设计系列化叶轮通用的蜗壳。采用自由运动速度法分别设计常用的易于制造的圆形蜗壳和方形蜗壳进行性能对比。通过计算对比发现方形蜗壳比圆形蜗壳效率和压比均较高,具有较好的变工况性能。设计系列化叶轮通用的蜗壳有助于减少蜗壳数量,降低生产成本。同时用数值模拟的设计方法具有方便快捷、成本低、调整性好等较多优势。     

计算离心泵面积比和蜗壳面积的方法

依据离心泵的面积比原理,推导得出了计算离心泵面积比的计算公式,公式体现了面积比值和叶轮、蜗壳的水力参数关系。提出建立在面积比原理基础上、低比转速离心泵在加大流量设计后的面积比、蜗壳第八断面面积的计算方法及公式,面积比及蜗壳的第八断面面积和泵的流量加大系数、比转速加大系数得到了联系,也和叶轮、蜗壳的水力参数有关。解决泵行业一直依据经验统计值确定面积比而不能使低比转速离心泵在设计点效率最高这一问题。实例表明:提出的计算方法能够提高低比转速离心泵的效率,充实低比转速离心泵的设计理论。     

不同蜗壳对离心泵汽蚀性能的影响

在离心泵水力模型研究过程中,为了寻找最佳方案,通常分别对叶轮及蜗壳进行优化设计,提出2个以上的叶轮设计方案及2个以上的蜗壳设计方案,然后相互配对组合成多个水力模型方案。通过CFD数值模拟进行筛选后,确定较好的2个水力模型,然后通过模型泵试验确定最终方案。在某离心泵水力模型研究过程中,笔者发现在叶轮不变的情况下,采用不同的蜗壳对离心泵汽蚀性能影响差异明显。     

后置蜗壳斜流风机整机数值模拟

使用商业软件Numeca的Fine／Turbo模块，对包含斜流叶轮与蜗壳一体的斜流风机进行整机计算。对一斜流风机在设计转速下不同工况点进行了数值模拟，并与试验结果进行了比较，吻合较好。通过特定截面的不同流动图谱，证实了蜗壳、叶轮相互作用引起的整机流场的不对称性。研究结果表明，叶轮内部叶顶间隙区二次流动和叶轮与蜗壳相互作用引起的涡系是影响斜流风机效率的主要原因。     

向您介绍高校技术转让项目

▲离心泵及混流泵水力设计系统 该系统根据设计参数进行离心泵叶轮、蜗壳、径向导叶和半螺旋形吸水室的水力设计以及混流泵叶轮、空间导叶、蜗壳和肘形吸水室的水力设计;可对离心泵进行改型(相似和切割)设计;可绘出水力设计图并标注尺寸。使用此程序可大大节省设计工作量,原来需     

TD300-19Y型管道循环泵的无过载优化设计

对TD300-19Y叶轮蜗壳进行了水力计算校对,并做了匹配性校核,重新设计了叶轮,使之与蜗壳的匹配性值高效流量点在额定点附近,叶轮参数出口角减小(≤22°),外径适当加大、包角适当加大,样机经过试验,轴功率曲线有极大值,低于电机配套功率,达到无过载的效果,解决了生产中产品大流量时超功率的问题。     

八级蜗壳式煤制油泵的水力设计

介绍煤制油泵用途以及研究开发背景。分析了煤制油泵的总体设计思路和结构设计方案。给出了八级水平中开蜗壳式多级煤制油泵的首级叶轮、中间级和末级叶轮、首级和中间级蜗壳以及末级蜗壳水力设计的主要过程及其三维实体造型。应用Pro／E软件对设计结果进行了流道的三维造型与装配,更加清晰地显示了多级煤制油泵的复杂结构。本泵测试结果表明...     

叶轮外径对前弯型液力透平性能的影响*

为研究前弯型叶轮外径对液力透平水力性能的影响,进行试验,获得了液力透平外特性数据,与计算流体动力学(Computational fluid dynamics, CFD)的结果进行对比分析,发现两者结果十分接近,验证了CFD模拟的准确性。利用CFD技术获得了215 mm、235 mm和255 mm叶轮外径液力透平的外特性曲线,发现随叶轮外径的增加,高效点向大流量区域偏移,在大流量区域,扬程大幅下降,轴功率小幅提升,效率有较明显提升,在小流量区域,扬程上升,轴功率略微下降,效率下降明显。对215 mm、235 mm和255 mm外径叶轮的速度场分析,发现随叶轮外径的增加,叶轮与蜗壳基圆之间的循环流量逐渐减小,流动状态得到明显改善,叶轮内水力损失也有较为明显的减小。利用理论公式推测改变了叶轮外径后的液力透平的高效点参数,发现普遍高于CFD模拟结果,分析产生差值的可能原因。对液力透平的轴功率、扬程进行理论分析,探讨其随叶轮外径增加的变化趋势。     

离心泵内流场的三维数值模拟及流动分析

采用标准-湍流模型和SIMPLEC算法,对离心泵内流场三维不可压湍流流动进行数值模拟,分析因泵体的非对称结构以及叶轮、蜗壳间较小间隙导致的内流场非对称性.并以计算流体力学(CFD)分析结果为依据,对离心泵蜗壳进行了优化设计,揭示了泵内流道的压力及速度分布规律,为离心泵的性能预测、水力设计及优化设计提供了依据.     

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离心泵及混流泵水力设计系统该系统根据设计参数进行离心泵叶轮、蜗壳、径向导叶和半螺旋形吸水室的水力设计以及混流泵叶轮、空间导叶、蜗壳和肘形吸水室的水力设计;可对离心泵进行改型(相似和切割)设计;可绘出水力设计图并标注尺寸。使用此程序可大大节省设计工作量,原来需1个月的设计工作量只要一二天便可完成。该系统软件估价:离心泵水力设计8000元/     

变工况下气液两相液力透平的性能分析

利用ANSYS CFD软件对基于泵反转的液力透平进行了全三维定常和非定常数值计算,研究了变工况下气液两相液力透平内的气体分布、压力脉动、速度矩分布以及水力损失等性能。对不同工况进行的计算结果表明:小流量工况和最优工况时蜗壳、叶轮内的相对平均静压力和主频振幅都随着含气率的增加而减小;大流量工况稍有不同。蜗壳出口的速度矩呈阶跃分布,阶跃个数与叶轮叶片数相同,同一工况含气率对速度矩的影响不大;高含量率时透平叶轮出口气体出现聚集现象,含气率越高,流动过程中的水力损失越大。本文对研究气液两相介质下的液力透平性能具有一定的参考意义。     

单流道泵叶轮水力径向力的数值计算

将叶片和蜗壳作为一个整体,采用边界元法对单流道泵内部三维非定常势流流动进行了数值模拟,计算了泵叶片表面压力,并在此基础上进一步计算了叶轮上所受的水力径向力及其变化趋势,对提高泵的运行稳定性具有指导意义。     

离心油泵的CFD数值模拟

利用数值流体动力学CFD(computational fluid dynamics)商业软件Fluent对高速离心油泵叶轮内部的定常三维湍流进行了全流道数值模拟,以研究其内部流动规律。数值计算基于Reynolds时均N-S方程,采用了标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法。由于计算域由转动的叶轮和固定的蜗壳组成,使用了多重参考坐标系(MRF)把旋转区域和静止区域分开。计算得到了叶片吸力面和压力面等值线图、叶轮全流道截面(z=0)压力分布云图、叶轮全流道截面(z=0)相对速度矢量图;并对叶轮小流量工况和大流量工况进行计算。根据计算的数据对泵的外特性进行预估,给出了泵的扬程流量特性曲线、功率流量特性曲线。计算结果有助于深入了解叶轮的内部流动机理,指导叶轮的水力设计。