离心泵作透平最佳工况点下的瞬态流动特性分析

为揭示离心泵作透平在最佳工况点下主要过流部件的瞬态流动特性,采用修正的PANS模型对一台比转速为90的离心泵作透平的瞬态流动特性进行数值模拟,通过试验验证数值计算的准确性;根据叶片的进、出口速度三角形计算理论最佳工况点,并对最佳工况下叶栅内部的流动规律进行预测;对蜗壳、叶轮在最佳工况点下的内部瞬态流动特性进行分析。结果表明,叶轮理论进、出口最佳工况点分别为55 m³/h、108 m³/h,实际最佳工况点为80 m³/h;叶片与蜗壳隔舌的动静干涉会促进隔舌前缘旋涡的脱落,当叶轮前缘与隔舌前缘平齐时,蜗壳内压力脉动强度最低;叶栅内旋涡的脱落频率约为2f_n,涡量的演变主要由其输运方程中的拉伸项及科氏力项共同主导;吸力面附近涡量的演变对叶轮前、中部流道内的压力脉动影响较大,而叶片尾缘涡量的演变对叶轮出口处的压力脉动影响较大。研究结果可为提高离心泵作透平在余能回收系统中的运行稳定性提供参考。     

螺旋离心泵的噪声特性

以设计和试验为基础,分析了螺旋离心泵的噪声特性及噪声相似关系,并对其噪声作了评价。     

叶片数对泵作透平的外特性分析

为回收更多的流体压力能,通过泵的最佳工作点选择合适叶片数的泵反转用作透平,建立了3种叶片数的模型,分别在泵工况和透平工况下运行,得出透平工况与泵工况的性能联系,以及叶片数对泵工况和透平工况的性能影响.通过增加合适的叶片数来提高透平的能量转化效率,以回收尽可能多的压力能.     

离心泵流动诱导噪声的数值预测

通过计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)结合声振耦合求解方法针对一离心泵所产生的流动诱导噪声在泵壳外部的辐射情况进行数值预测。蜗壳内壁面上的非定常压力脉动监测值显示出蜗舌附近区域的脉动幅值较大,而在远离蜗舌位置处的脉动相对变化较小,在叶片扫掠频率及其谐频下的压力脉动要明显高于其他频率。通过声振耦合计算之后得到的泵壳外部声场辐射结果来看,当斯特劳哈尔数Sr=4时,由于该处所对应的压力脉动频率与泵壳结构的第四阶固有频率接近,可能会在声场与结构之间发生小幅共振,进而使得外场辐射噪声较大,也说明泵壳结构的振动模态对声场计算结果影响十分显著。通过外场监测点上叠加后的总声压级结果显示,各点基本上在60 dB上下波动,外场噪声辐射是泵内流体的压力脉动与壳体结构模态综合作用的结果。     

离心泵流动噪声与其水力学参数关系的实验研究

应用基于四端网络的流动噪声测量方法,在专用的实验系统上,对离心泵流动噪声与其水力学参数的关系进行实验研究.实验结果表明:离心泵泵轴转速是影响离心泵流动噪声的最主要因素,它们之间总体上呈线性对应关系;离心泵出口压力对其流动噪声具有一定的影响,在标准工况处声压级最低.本文最后对流动噪声的成因进行了一定的分析,提出了原则性的噪声控制方法.     

非稳态流体激励下离心泵转子振动特性研究

建立了离心泵全流道三维定常及非定常CFD数值模型,通过非稳态计算得到作用于叶轮上的流体激振力,同时建立了泵转子有限元模型,研究不平衡质量与非稳态流体激振力对转子振动特性的影响。研究结果表明离心泵叶轮内流体激振力具有多种频率成分。不考虑转子上不平衡质量影响时,叶轮处转子在流体激振力作用下振动幅值最大,依次为转轴中部、下部轴承和上部轴承对应的转子位置。转轴上不同位置振动频率特性具有差异,实际故障诊断时要考虑测试部位的影响。考虑不平衡质量影响时,在远离受流体激振力作用的叶轮部位,转子振动频率成分减少。     

尾水管导流板对离心泵作透平时内部流动的影响

为了研究尾水管导流板对离心泵作透平时内部流动的影响,采用ANSYS-Fluent软件,对增加尾水管导流板的液力透平内部流动状态进行数值模拟.通过安装尾水管导流板,使得尾水管实现收集叶轮出口液流并修正流动方向的作用,从而消除了叶轮流出液体的旋转运动,即消除尾水管中液体的圆周分速度,进而减少了由旋转造成的液力透平水力损失....     

高速离心泵叶轮动态特性分析

为了研究离心泵叶轮在启动过程以及流体作用力下的动态特性,采用单向流固耦合的方法获取离心泵启动过程中叶轮的动态特性,分析了不同工况下稳态径向力的分布规律以及非定常流动下叶轮所受瞬态径向力的变化规律,并通过谐响应分析获取叶轮在瞬态径向力下所产生的结构振动特性。研究发现：叶轮在启动阶段所受径向力先急剧增大而后减小,最后稳定到30 N处波动,其振动幅值先急剧增大后减小到0.01 mm处后稳定波动;非定常流动作用下叶轮所受瞬态径向力出现周期性变化,在频率为101.67,610 Hz处,叶轮振动幅值明显增大,表明在这2个频率处叶轮易出现振动失稳。     

基于CFD/CA的离心泵流动诱导噪声数值预测

基于Lightill声类比理论,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)和计算声学(Computational acoustics, CA)相结合的算法对离心泵内部声场进行求解。基于SST k-ω湍流模型封闭雷诺时均方程,对离心泵内流场进行三维非定常计算。在流场计算的基础上采用边界元法对叶片偶极子源和蜗壳偶极子源的辐射声场进行求解,研究了蜗壳振动对声压级分布的影响,并搭建试验台对所提出的算法进行验证。结果表明,叶频及其倍频是流动诱导噪声的主要频率,隔舌附近监测点的压力脉动强度最大;声振耦合作用对声压级分布的影响不可忽略,模态振型所在的频率(580 Hz)下声振耦合作用的影响较大;泵出口场点的声压级比进口大,且均在叶频处最大,效率最高的工况点声压级最小;声场模拟和试验结果在趋势上基本吻合,最大相差3.1%,肯定了所提数值算法的预测作用,可为离心泵低噪声优化设计提供参考。     

离心泵叶轮区瞬态流动及压力脉动特性

目前离心泵过流部件的瞬态流动分析主要集中在蜗壳内,对旋转叶轮区内的流动特性研究较少。基于RNG k-ε湍流模型和滑移网格,对不同工况下离心泵内部瞬态流场进行数值模拟,计算得到的离心泵扬程和效率曲线与试验结果吻合较好。在离心泵叶片正背面分别设置3个监测点,分析叶轮区压力脉动特性。结果表明,设计工况下叶片正背面压力脉动的主频为叶轮转频或2倍叶轮转频,非设计工况下其主频均为叶轮转频。从叶轮进口到出口,叶片正背面的压力脉动最大幅值都逐渐增大。同一监测点上压力脉动最大幅值在小流量时最大,约为设计工况下5倍。分析小流量工况下叶轮内部相对速度分布,叶轮出口处附近随时间变化的旋涡是内部流动不均匀的主要原因,使得离心泵在该工况下运行效率低、压力脉动强度大。     

基于离心涡轮的液压柱塞泵自增压技术研究

液压柱塞泵由于自身吸油特性不好,入口油压低时极易造成吸油不足产生气穴,引起振动和气穴噪声,对液压系统危害很大。而且入口吸油不足还极大地限制了泵工作转速的提高和减少使用寿命。文中研究在液压柱塞泵入口腔内集成离心涡轮,实现液压柱塞泵自增压。     

叶片数对螺旋离心泵内部流场影响研究

利用工程上普遍采用的k-ε两方程模型和SIMPLE算法,对单叶片和双叶片螺旋离心泵的内部流场进行了数值模拟.得出了叶轮与蜗壳内的速度分布和压力分布等流场信息,比较了单叶片和双叶片螺旋离心泵的特性曲线,单叶片和双叶片螺旋离心泵内部流场的区别与联系,分析了叶片数对螺旋离心泵内部流动规律的影响.     

基于Lighthill声类比法的外啮合齿轮泵流致噪声特性研究

为深入了解外啮合齿轮泵运行中流致噪声规律,基于CFD和Lighthill声类比理论建立其流致噪声数值仿真模型,以研究不同转速工况下外啮合齿轮泵流致噪声特性,并搭建实验测试系统,用水听器对泵的出口2倍管径处流体噪声进行测量,以获得其时域和频域信息。结果表明:流致噪声由离散噪声和宽频带噪声构成,且基频及其倍频为流致噪声的主要频率;泵体辐射噪声的强度随齿轮转速的增加而非线性单调增长,且在1000~2000 r/min转速区间辐射噪声急剧增长(增量约20 dB);流致噪声的主频是由压力脉动的主频以及壳体的固有频率共同决定的。     

离心泵水动力噪声测试系统的研制

阐述了水泵水动力噪声测试试验系统的组成及其所依据的试验原理，重点介绍了基于四端网络的测量分析方法。该试验系统能同时检测被测系统的水力学参数及水下噪声、振动和空气噪声，并可对它们进行实时或非实时同步分析。同时还可方便控制压头、流量及阀门大小等水力学参数，以研究这些参数的变化对水泵水动力噪声的影响。该系统能够对离心水泵水下噪声机理进行深入的研究，同时可以检验各种降噪措施的实际效果。     

船用离心泵减振降噪分析

船用离心泵在实际运行过程中出现较大的振动噪声,为控制其振动噪声的指标,本文从离心泵产生振动噪声的因素出发,对某型船用离心泵进行了设计、制造改进,将泵体由单壳体改为双壳体,泵联接方式由刚性联接改为弹性联接,通过轴承的布置方式使泵轴向推力由电机承担改为泵体本身承担,对泵体脚板加强设计,泵支座及泵底板由焊接件改为铸造件,对泵的制造工艺进行改进。经对改进后泵体进行流场分析,底板进行模态分析,并对泵运行时的振动噪声进行测试。试验结果表明,改进后的泵其振动噪声指标满足要求。     

离心泵结构与振动特性研究

对设计制造的屏蔽式离心泵进行了工况振动噪声测试,并对测量数据进行了分析研究。结合泵组结构模态分析,进一步明确了离心泵产生振动噪声的主要原因。在此基础上优化了泵的设计,改进后的泵的振动噪声性能得到了明显改善。研究结论为泵的进一步结构改进、优化设计提供了重要参考。