空化对低比转速离心泵内流声特性的影响研究

为了研究空化对低比转速离心泵内流声特性的影响,采用数值模拟和实验测量相结合的方法,研究了其在不同空化数下的压力脉动和流动噪声特性,并对典型位置处的压力脉动频域特性及声压频率响应进行了重点分析。结果表明：随着空化的发展,泵内低频及宽频脉动加剧。临界空化时,1/6倍转频成为了叶轮进口处的压力脉动主频,蜗壳区域内叶频虽仍为压力脉动主频,但1/6倍转频已成为了较为显著的次频。动静干涉作用引起的压力脉动是流动噪声的主要噪声源。空化诱导的噪声为宽频噪声,且主要集中在1000 ~ 2000 Hz高频段内。叶轮旋转偶极子声源作用下的特征频率处声压级随着空化的发展而下降;蜗壳偶极子声源作用下的特征频率处声压级随着空化的发展而增大,且叶频倍频处特征频率逐渐被淹没在其高频宽频段中。该研究可为低比转速离心泵中探究流声特性变化规律、降低因空化而加剧的振动和噪声提供必要的依据。     

低比转速无过载自动排气离心泵的设计

简要阐述YLB系列低比转速微型离心泵的无过载设计方法，以及离心泵实现灌引水时自动排除泵腔和进水管内空气的原理和措施。     

超低比转速离心泵非定常流动压力脉动特性研究

超低比转速离心泵内部非定常流场导致的压力脉动问题是影响其安全稳定运行的重要因素。本文研究了“S”型叶片超低比转速离心泵内压力脉动的分布特征及其对安全稳定运行的改善效果,采用SST k-ω湍流模型,对“S”型叶片和直叶片两种形式分别进行定常以及非定常数值模拟,得到泵内叶轮叶片及隔舌处的压力脉动特征,并进行时域及频域分析。结果表明：直叶片小流量工况下压力脉动幅值最小,而“S”型叶片在额定工况压力脉动幅值最小;两种叶轮均以叶片通过频率为主,低频特征明显。“S”型叶片叶轮在0.6Q_d(Q_d为设计流量)、0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d四种工况下叶轮出口及隔舌处监测点压力脉动幅值均有不同程度的下降,下降幅度达23%～47%,说明与直叶片相比,采用“S”型叶片能有效降低超低比转速离心泵的压力脉动幅值,提高超低比转速离心泵运行稳定性。     

改善低比转速离心泵水力性能的几种方法

阐述了低比转速离心水力设计和结构研究现状,分析了低比转速离心泵存在效率偏低、扬程曲线易出现驼峰和轴功率过载等问题的产生原因及解决方法,并对几种水力设计方法进行了探讨.     

多工况下混流泵叶轮非定常空化特性分析

叶轮空化是降低混流泵水力效率与使用寿命的重要原因之一。为进一步优化叶轮流道,改善混流泵的空化性能,基于计算流体力学方法对某混流式模型泵进行全流道汽液两相流非定常流动数值模拟,以分析0.5Q~1.0Q工况下混流式叶轮的空化特性。重点探究不同空化余量对空泡体积分数的影响,研究空泡的分布特点,捕捉空泡随时间的变化规律。结果表明,在叶轮背面进口边附近最先初生空化,体积组分大的空泡多集中于叶片头部,若空化余量足够低,整个叶轮流道将被空泡占据。随着流量的降低,混流泵的临界空化余量值有所下降,但流量越低空泡严重发展的速度越快,且空泡含量的变化成指数函数增加。     

圆盘通孔型超低比转速离心泵的研究

本文在超低比转速范围内,对圆盘通孔型超低比转速离心泵与叶片型离心泵进行了试验对比研究.简介了圆盘通孔型超低比转速叶轮方案,并与常规超低比转速离心泵在性能方面进行了分析对比     

偏工况下离心泵叶轮内失速特性研究

旋转失速是离心泵内部常见的一种不稳定流动现象,通常发生在小流量工况下,会引起水泵运行时的性能不稳定,严重时会引起整个泵系统的共振。采用CFD方法对某离心泵内的失速现象进行数值模拟,并从外特性曲线、内部流动状况及频域分析三个方面与已有的实验结果进行对比。采用阻塞系数来量化表达叶轮内部的失速状况。结果表明,在0.35倍最优流量（0.35Q0）下,在叶轮通道间存在着五个失速团,随着时间的推移,五个失速团在不同的通道之间以低于叶轮转频的转动频率在叶轮之间传播。对通道内部监测点的速度波动进行频域分析的结果表明,失速团的旋转频率约为叶轮转频的23.4%,即失速团的旋转角速度为叶轮转速的4.68%。而在0.41Q0工况下,由于此时造成失速的初始扰动还不足以使失速团相对于叶轮发生转动,离心泵内部出现了“固定失速”的现象。相比于旋转失速,在发生固定失速时,叶道中的阻塞系数波动较小,因此这是一种相对稳定的失速现象。同时,叶轮叶片数对失速的类型有着决定性的影响。     

空化对轴流泵叶轮流固耦合特性的影响

研究空化对叶片结构的影响,对提高轴流泵运行稳定性及设计具有重要的工程意义.为研究不同空化程度下叶片受力情况,基于SST模型及Rayleigh-Plesset均相流空化模型,应用数值模拟软件ANSYS对TZX-700轴流泵进行分析.利用CFX软件分析不同空化程度的叶轮流场分布,然后通过WORKBENCH流固耦合传输技术得出叶片等效应力及变形随空化变化过程的分布情况.结果 表明:气泡首先出现在工作面,气泡由进口边逐渐向出口边发展,并逐渐靠近轮毂,整个气泡区域不断扩大,几乎堵塞整个流道;随着空化的发生,叶轮叶片所受最大等效应力逐渐下降,叶片变形也逐渐减小;从弱空化到严重空化,叶根处的等效应力始终是最大的,近轮缘处叶片发生的变形较大;弱空化对叶片等效应力、叶片变形的分布没有明显改变;严重空化时,较高等效应力分布区域严重缩小,叶片变形快速减小.计算结果对轴流泵的设计优化具有一定的指导意义.     

A thermodynamic method for determining the cavitation characteristics of pumps

We consider a thermodynamic method for determining the cavitation characteristics of pumps, which is based on using the relationship between the pressure of the saturated vapors of the working medium and temperature. The results obtained from testing this method on a single-stage centrifugal pump allow us to recommend this method for wide use in construction of pumps and in diagnosing the technical condition of pump units for different purposes.     

偏工况下气液两相离心泵喘振特性

当离心泵在小流量工况运行且传输介质为气液两相流时，含气率达到某一值时，会发生喘振现象，导致泵的扬程突降。本文采用计算流体动力学分析方法对一气液两相流离心泵进行了研究，通过对外特性曲线进行分析，发现了学者们所提到的喘振现象。为了提高离心泵在气液两相小流量工况下的水力特性，引入一种空腔结构，分析其对气液两相离心泵内部流场的影响及喘振的改善作用。结果表明：在气液两相喘振工况下，空腔结构可以改善叶片正背面的压力分布，均匀气液两相在叶轮流道中的分布，有效减轻离心泵的气堵现象。因此，空腔结构不仅在结构上可以平衡叶轮、减轻泵的整体质量，还可以减轻流场中气液分离现象，避免喘振的发生，提高泵的水力性能。     

Influence of hydrophibization of impellers of centrifugal pumps on their operating characteristics

This work presents experimental estimation results of changing of basic operation characteristics of a group of centrifugal pumps covering a range of values of dimensionless power-speed coefficient n _s from 33 to 330 after hydrophobization of their impellers' surfaces. Hydrophobization of functional surfaces of impellers in all experiments was performed by formation of structures of organic covers by technology of MPEI NRU, which provides increasing of limiting wetting angle of surfaces to 120° and greater. Results of experimental researches of the influence of hydrophobization of impeller surfaces for high-speed pump (n _s = 330) on its characteristics is presented for the first time. Positive effect of applying hydrophobization technology to impeller surfaces in all the considered range of power-speed coefficient was generalized and estimated. It was shown that hydrophobization of impeller surfaces of centrifugal pumps provides increment to their efficiency factors within an acceptable operation range from 0.5 to 7.5%. Empiric function defining dependencies of efficiency factor increment of pump on relative supply and power-speed coefficient are suggested. Possibilities and estimation of extending acceptable operation range of a pump depending on powerspeed coefficient as a result of impeller surface hydrophobization are shown. Experimental data of comparative cavitation tests of high-speed pumps before and after hydrophobization of their impeller surfaces are generalized for the first time for considered range of power-speed coefficient values. The influence of power-speed coefficient on changing of critical net pump suction head (critical positive suction pressure) is shown. Based on existing knowledge on pumps, an attempt to validate experimentally obtained lows of changing of power and anticavitation features of centrifugal pumps after hydrophobization of their impeller surfaces is made.     

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。     

高比转速轴流泵叶轮与导叶的正交试验优化

高比转速轴流泵广泛应用在防洪排涝等特殊场合,但其水力效率普遍偏低.为提高其水力效率,并达到节能效果,本文对比转速为1400轴流泵的叶轮与导叶采用正交试验进行水力优化,并探究优化前后泵的内流特性.先对轴流泵叶轮和导叶的几何形状进行参数化解析,对参数化后的控制尺寸设置控制因素,以水力效率为指标设计正交试验,并对正交试验结果...     

Making pumps of power installations more stable to cavitation

A two-stage pump arrangement possessing high anticavitation properties is considered. The most important parameters of the pump arrangement are optimized in a manner that allows the pump to be run in the most efficient modes.     

空化区圆柱突体空化特性的研究

通过空泡与空泡运动方程的研究,建立了水流空化区能量守恒方程,理论上对两种不同流速下圆柱突体诱导的空化区中空化特性进行了数值分析.试验在直流式水洞中进行,圆柱突体高为5mm,底部直径为6mm,掺气孔径为5mm.结果表明:同一流速下空泡半径随着掺气浓度的增加而减小;流速越高,掺气浓度越大,空泡半径越小.同一流速下空化数随掺气浓度的增加而增大;低流速下空化数最大值远大于高流速下空化数最大值,试验数据与理论吻合较好.     

基于EMD的离心泵空化初生的研究

空化对离心泵的性能有重要影响,而在实际当中,只有在空化处于很严重的情形下才能判断离心泵空化所处的状态。为了能够提前对离心泵空化进行判断,就有必要对离心泵空化初生进行研究。首先采用数值模拟的方法,从理论上找出离心泵发生空化初生点,而后对该离心泵进行空化噪声测试实验,采集空化噪声信号,采用经验模态分解算法(EMD)对空化噪声信号进行分解,找出离心泵空化初生时的信号特征。研究表明,利用EMD算法可以很好地检测到离心泵空化形态的转变,同时实验得到的空化初生点同模拟得到的空化初生点是相一致的。     

掺气条件下水流空化特性的研究

通过对水流的空泡动力学研究,建立了掺气条件下空泡溃灭时所诱导的泡周围水体压力脉冲方程,考虑了不同流速不同掺气浓度对空泡溃灭的影响,揭示了空泡在水体中的溃灭特性,数值模拟了空化数对空泡溃灭的影响规律。结果表明:空化数随着掺气浓度的增加而增加,减弱了空泡溃灭时的空蚀破坏能力,低流速下空化数随掺气浓度增加较大,高流速下空化数增加较小;流速越高,掺气浓度越低,空化数越小,计算结果与试验结果吻合较好。