大攻角下翼型间隙泄漏涡特性研究

叶片与转轮室壁面之间的间隙在很多轴流式旋转机械中都存在,间隙泄漏涡(TLV)及引发的空化现象会导致旋转机械效率降低和机械振动等不良现象,影响到机组的运行稳定性.该文通过数值模拟的方法,选择NACA0009单个翼型,研究12°大攻角条件下不同间隙宽度对间隙泄漏流与泄漏涡形态的影响,并采用实验结果对数值仿真得到的翼型尾部流...     

立式轴流泵装置叶轮间隙泄漏流动与受力稳定性研究

为了研究不同叶顶间隙对轴流泵泄漏流动特性的影响,采用SST k-ω湍流模型,对立式轴流泵原型进行三维数值模拟计算,分析泄漏流动对叶片表面压力分布和泵装置叶轮受力特性的影响。计算结果表明,随着流量的增大,轴流泵叶顶泄漏涡的发生位置逐渐向叶片尾缘处移动,随着流量的增大,叶片前缘压力面处出现泄漏涡,叶片表面压力差最大值也从叶片前缘处逐渐向叶片尾缘处移动。通过叶轮受力特性分析可知,设计流量工况下间隙尺寸对叶轮径向力的变化影响较小,非设计流量工况下,随着间隙尺寸的增大,叶轮受到的径向力波动幅度逐渐增大,可能对轴流泵的稳定运行造成影响。     

弯曲管段内流动的大涡模拟

本文应用湍流大涡模拟方法对三维空间的弯管流进行了数值模拟。计算中使用了隐含流线迎风耗散作用具有三阶部分展开的Taylor-Galerkin离散格式，导出了经Gauss滤波流大涡模拟方法适用于边界形状复杂和存在各向异性大尺度涡的流动仿真。     

喷水推进泵叶顶间隙泄漏流动特性研究

目前喷水推进技术日趋成熟,应用广泛,而喷水推进泵叶顶间隙流场复杂,亟待忖度。该文以ONR AxWJ-2喷水推进泵为研究对象,基于FBM-CC模型对不同流量工况进行非定常计算,通过对其外特性、内部流场及涡量场的分析,研究喷水推进泵叶顶间隙泄漏流动特性。结果表明：FBM-CC模型可以有效预测喷水推进泵的水力性能;随着流量增大,叶片正背面压差增大,促进了主泄漏涡的发展,同时吸力面的卷吸作用增强;主泄漏涡受到主流的阻力作用,湍动能大量耗散,而二次泄漏涡是由吸力面低压引起的主动回旋,旋转率不强,也不直接与主流相互作用;根据涡量输运方程,涡拉伸项(VST)对泄漏涡的涡量变化率影响较大,科氏力项(CORF)影响泄漏涡的初始位置,黏性扩散项(VIST)对叶顶处泄漏涡的发展产生影响。     

轴流泵叶轮叶顶区空化流的数值模拟与实验研究

为分析大流量工况下轴流泵叶顶区空化流场特性,采用修正的空化模型和SST k-ω湍流模型以及结构化网格技术,对南水北调工程某一轴流泵模型叶顶区流场进行数值模拟,并分析其大流量工况下叶顶间隙内的轴向速度和湍动能分布特性,揭示了叶片不同弦长截面的空穴分布和压力场的关联性。采用高速摄影技术,对叶顶区不同空化数下的空化流场进行实验测量,并与数值计算结果进行对比分析。研究结果表明,叶轮叶顶区空化主要分布在叶顶间隙区、泄漏涡卷吸区和涡带区域。在大流量工况下叶顶区空泡分布起始于叶顶叶片弦长中间位置,随着叶顶翼型弦长系数的增加,由叶顶角涡引起的间隙空化从叶顶压力面拐角处发起,并覆盖叶顶间隙区;泄漏涡空化区随着泄漏涡的产生、增强和耗散,与之对应也具有空化初生、发展和溃灭的过程。在大流量空化严重工况下,流动分离诱导叶片压力面前缘约50%区域出现片状空化,叶片吸力面中后部也形成了片状附着空化,同时叶顶区刮起涡空泡、泄漏流空泡和叶顶泄漏涡空化涡带并存,严重堵塞了叶轮流道。     

C型槽参数对NACA0009翼型间隙流动的影响

间隙流动广泛存在于流体机械转子位置,其存在会直接影响内部流态的稳定性,降低效率的同时降低水力机械的寿命.该文采用数值计算方法研究了C型槽对NACA0009翼型叶顶间隙泄漏涡的抑制机理,并使用正交试验法对C型槽的槽数、槽宽、槽深和内侧面偏斜角度对翼型的影响进行了研究.研究结果表明:C型槽产生低速涡流,有效降低了间隙位置泄...     

轴流式水轮机轮缘间隙流动引起的叶片正面头部空蚀磨损机理的研究

对轴流转桨式水轮机轮缘间隙流动及空化特性进行数值模拟和试验研究,重点分析轮缘间隙流动在正面头部泄漏流动所引起的泄漏涡带、二次流动的漩涡强度和空化特性,以及泄漏涡带旋转、二次流动的漩涡与空蚀和磨损之间的关系。通过对不同材料的特性比较,解释了材料特性与冲角之间的关系,综合阐述了泄漏流动所引起叶片正面头部空蚀与磨损联合作用产生破坏的机理。     

光滑及粗糙明槽湍流流动大涡模拟

采用大涡模拟（Ｌａｒｇｅ Ｅｄｄｙ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）方法和Ｓｍａｇｏｒｉｎｓｋｙ亚格子模型数值计算了光滑及粗糙明槽湍流运动。以槽高为参考长度的雷诺数分别为３０００，２２８００和１０＾５，数值离散方法为有限体积法，自由面的处理使用了简单了刚盖假定，固壁面采用了壁函数，与低雷诺数直接模拟（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｉｍｕｌａｔｔｉｏｎ）和物理实验结果相比，本文数模呈现了良好的预测效果，估计的湍流宏尺度（Ｍ     

水泵水轮机增减负荷过程三维流动特性大涡模拟分析

采用大涡模拟(LES)对水泵水轮机增减负荷过渡过程进行三维非定常数值模拟,捕捉到了不同开度下叶道中多种涡系结构,展示了叶道涡涡量分布,分析了水轮机工况及水泵工况小流量运行区的流动结构变化特性,揭示了水流进口攻角与叶道涡涡系结构关系,对各类叶道涡不同形态进行了研究并提出了马蹄涡识别变量,并对比分析了水轮机工况及水泵工况涡结构变化特性。计算表明水泵水轮机的水力稳定性与机组运行工况改变时的流动结构特性密切相关,在增减负荷过渡过程中,叶道涡结构的尺度及分布范围均随时间发生较大变化,是影响流态发生巨变的主要因素。     

固定导叶安放角及轮缘间隙对混流泵性能影响的研究

对混流泵固定导叶安放角及叶轮轮缘与泵体前盖间隙变化对泵性能影响的试验结果作了介绍。当固定导叶安放角增大时，最优效率工况向大流量方向移动，比转速增大；反之，比转速降低，泵的效率随轮缘处间隙变大会有明显减小，因此，对于可调叶片蜗壳式混流泵应重视固定导叶的设计，合理地选择轮缘间隙的大不。必要时可通过发迹固定导叶安放角来改变已有水力模型的比转速，以适应泵站要求。     

含沙空化对轴流泵内流动特性的影响

采用SST k-ω湍流模型模拟轴流泵在清水非空化、含沙水非空化、清水临界空化、含沙水临界空化4种状态下的流动特性,分析含沙量和临界空化对泵内流动特性的影响,确定轴流泵在不同状态下的不稳定运行区域。结果表明:在叶片工作面上,非空化和临界空化状态下轴向速度流动系数均分布在-1附近,非空化状态下径向速度流动系数和绝对速度流动系数分别分布在0.6和1.2附近,临界空化状态下径向速度流动系数和绝对速度流动系数分布在1附近。叶片背面进口和出口位置的流动系数最为敏感,空化会引起此处流动系数的剧烈波动,尤其是加入泥沙后,波动更为显著,故叶片背面进口和出口位置为叶轮内的流动不稳定区域,空化和泥沙主要影响此处。未发生空化时,含沙量基本不改变叶轮内流动状态;当泵内发生空化时,在叶片尾端出现流动分离漩涡,加入泥沙后,尾端的漩涡范围变大,叶轮内的流动状态发生改变,说明空化和泥沙均是影响叶轮内流动特性的主要因素。     

高速潜水轴流泵大流量工况的空化特性

为了研究大流量工况下高速潜水轴流泵的空化特性,基于ANSYS CFX软件,选取Zwart、Kunz以及Schnerr-Sauer 3种空化模型进行大流量工况下高速潜水轴流泵外特性和泵内空化流动特性数值模拟。结果表明:大流量工况下Schnerr-Sauer空化模型预测的外特性变化趋势与试验值最为吻合,相较于另两种空化模型,Schnerr-Sauer空化模型模拟的叶片背面空泡体积分数较高;空化严重区域主要出现在叶片背面进口附近以及叶顶,同一空化数下,流量越大,叶片空化状况越严重;叶片载荷分布由叶片进口边到出口边呈先增大后减小的趋势;各流量下空泡首先出现在叶片背面进口前缘位置,随着空化数的减小,空泡体积分数沿着主流方向朝叶片后缘不断增大直至空泡占据整个叶片背面;叶片背面处的三角形云状空化尾缘空穴极不稳定,随着叶轮旋转,尾缘处空泡微团逐渐脱落,朝着相邻叶片不断移动,对相邻叶片的工作面产生侵蚀破坏,导致叶片载荷发生变化,对轴流泵水力性能产生影响。     

轴流泵装置紊流数值模拟与性能预测

运用紊流数值模拟技术对包括转轮、导叶在内的轴流泵装置进行数值模拟.计算采用RNG紊流模型,通过SIMPLEC算法,采用有限体积法离散Navier-Stokes方程,计算了不同工况下轴流泵装置流定常流动和非常定流.通过计算预测了泵装置性能,并与模型试验结果进行了比较;通过与已有实验成果比较,得出计算结果与实验结果吻合较好,表明计算结果是可信的,数值计算方法是可行的.     

潜水轴流泵装置特性模型试验

对上海市薛家泓泵站立式潜水轴流泵模型泵装置进行了能量特性和空蚀特性试验,得出了叶片角0°和±2°时的能量特性和空蚀特性试验结果,探讨了不同消涡导流措施对潜水轴流泵模型装置性能的影响。结果表明,在各工况能量试验中泵装置运行平稳、无振动;隔涡板和导水锥两种消涡导流方案对泵装置能量特性无明显差异;泵装置空蚀安全裕量较大,在常遇扬程条件下运行不会产生危害性叶形空蚀;提出了减少立式潜水轴流泵装置流经电动机灯泡体、Γ形弯头及出口等处水力损失的措施。     

论导叶对泵段性能的影响

分析了导叶对叶轮流场和对泵段性能的影响以及导叶设计工况对水泵高效区的影响,为进一步完善泵的设计、提高泵设计水平提供有益的参考。     

Energy investigations of a pumping station with an axial-flow pump and circular feed line

Conclusions The installation of a radial cascade with five blades and a guide cylinder (variant 1.3) and cascade with transverse ribs and deflectors (1.6 and 1.7) increases the total hydraulic resistance coefficient, but at the same time help to eliminate nonuniformity of the flow in front of the Impeller and to reduce the input power by 10% in the small-delivery zone and by 2.5–3% in the optimal operating zone of the MUPS while keeping sufficiently high efficiency values.Translated from Gidrotekhnicheskoe Stroitel'stvo, No. 11, pp. 13–14, November, 1991.     

斜式轴流泵装置出水流道偏流特性研究

斜式轴流泵是大流量低扬程提水领域的一种典型泵型,但其在某些工况下存在严重偏流问题,是影响斜式轴流泵站安全稳定运行的工程难题和关键科学问题。本文以浙江盐官泵站15°斜式轴流泵装置模型为研究对象,通过模型试验和数值模拟方法对装置内部瞬态流动特性进行研究,分析了不同流量工况下内部流动特征及偏流产生的原因,提出了解决偏流问题的抑制措施。研究结果表明:顺水流方向出水流道隔墩左侧流量高于右侧,最优流量工况下偏流比达2.33,有70%的流量从左侧流道流出;出水流道内的偏流是因水流在剩余环量的影响下发生偏转,通过弯管段时产生的;在出水流道弯管段设置偏流抑制措施可有效改善出水流道内部流态,抑制偏流的发生。本文研究成果已经应用到盐官泵站装置原型上,并得到了很好的应用,从而为解决大型斜式轴流泵站偏流问题,保证泵站安全稳定运行提供了参考。     

大型潜水轴流泵在杭州市下沙排涝闸站中的应用研究

通过对水闸与泵站合建的3种主要布置形式,即平面并列布置、立面分层布置和平面正交布置的调研与比较,下沙排涝闸站最终采用了平面正交布置形式,并应用大型潜水轴流泵堤后建站,实现了水闸与泵站两者功能上相互利用、占地较少、穿堤工程量小和工程投资省的目的.建成后的下沙排涝闸站具有布置紧凑、挡水面小、防洪可靠性高、运行管理方便等特点.