带分流叶片的低比转速离心泵的特性研究

采用数值模拟和试验研究的方法对带分流叶片的低比转速离心泵的内外特性进行了研究。根据数值计算结果,添加分流叶片后,低比转速离心泵的扬程增加了5.3%,水力效率增加了1.6%。对有无分流叶片2种情况的静压云图、流线图和速度矢量图进行对比分析,研究了分流叶片对离心泵的影响。对带分流叶片的水泵进行了性能试验,分析了试验误差,数值计算和试验结果吻合的较好。     

低比转速离心泵叶片型线的设计

针对单圆弧、双圆弧叶片流道内易产生脱流和叶片包角较小这一问题,给出了一种叶片安放角随叶片半径呈线性变化的叶片型线,该型线的曲率半径随着叶片半径的增加呈单调递增,且安放角均匀线性变化,从而减少了低比转速离心泵叶片表面的脱流损失,提高了低比转速泵的效率.     

不同叶片出口角下离心泵压力脉动及径向力分析

在试验结果和数值模拟吻合良好的基础上,开展叶片出口角对离心泵压力脉动以及径向力影响的研究。本文以两级矿用潜水离心泵为研究对象,建立4组不同叶片出口角叶轮模型,通过数值模拟获得离心泵外特性,叶轮、导叶、蜗壳的压力脉动分布及叶轮径向力特性,并进行对比分析。结果表明:离心泵内压力脉动呈周期性,当β2=16°和20°时叶轮出口压力脉动强度较大。随着叶片出口角增大,导叶和蜗壳内压力脉动均逐渐增强,且导叶内压力脉动强度大于蜗壳,不同叶片出口角下,导叶及蜗壳内脉动主频均为叶频。叶片出口角的改变也会对叶轮径向力矢量分布产生一定影响,随着β2增大,叶轮径向力逐渐增大,且首级叶轮轴向力大于次级叶轮,蜗壳比导叶有更好地改善叶轮轴向力的作用。     

离心泵出口角的改变对稳态水力性能影响的实验研究

介绍了离心泵性能试验的试验装置和试验方法,通过对一台离心泵的试验,给出了水泵在改变其叶轮出口角时各参数的稳态性能曲线,并对其进行了分析。     

低比转速离心泵叶轮水力设计新方法综述

低比转速泵应用广泛,具有不可替代的重要性.低比转速泵的高扬程、小流量的外特性决定了这类泵的叶轮应有适合其自身特点的设计原理和方法,这些原理和方法与一般离心叶轮应有所区别.近年来,该领域新的发展和成果不断出现,低比转速离心泵的性能如效率、最大轴功率等得到了明显改善.广泛收集国内外近年所发表的有关低比转速离心叶轮的水力设计新方法的文献资料,对这些方法进行分析、整理与概括,发现其合理的先进要素,涉及低比转速叶轮主要几何参数的选择与计算、圆柱形叶片具有优势的投影型线的导出与几何特性分析,总结出低比转速离心叶轮近期出现的新的设计原则和方法,为企业设计人员的设计实践提供新的参考,以求提高这类泵的水力性能.     

带分流叶片低比转速无过载离心泵优化设计

针对TS65-40-250离心泵易过载和出现驼峰等问题,采用无过载设计法并添置分流叶片,重新选取叶轮设计参数,设计3种优化方案。采用Pro/E和ICEM分别对3种方案进行三维造型和结构化网格划分,网格总数为150万。利用商业软件CFX12.1对优化方案进行数值模拟,边界条件设定为速度进口、压力出口和无滑移壁面。采用标准k-ε模型,预测了3种方案下的外特性,分析了不同设计方案下叶轮内的压力、流线、湍动能、速度分布。通过数值模拟,得出叶轮1的水力性能和内部流动状态均较好。利用快速成型法加工叶轮1并进行试验。试验结果表明,叶轮1扬程最高高出设计参数的15%,试验效率高于国家标准2%～6%,而且有很好的无过载性能。模拟结果和实验结果表明,采用无过载设计并添置分流叶片优化方法是可行的,这种设计方法可以为低比转速无过载离心泵优化设计提供参考。     

低比速离心泵叶片数的选择

文献调查表明，低比速泵中叶轮表面摩擦损失失占全部水力损失一半以上，与叶片数选择关系很大，文中提出低比速泵少叶片数观点的试验与理论依据。     

特低比速离心泵叶轮内部流动分析

利用基于离散涡形式的奇点法。研究特低比转速离心泵叶轮内部流动特点，分析了分流叶片对流场的影响。结果表明，特低比转速离心泵叶轮内部存在大面积回流区。分流叶片可以控制回流区。提高长叶片表面的液体静压力。并提高叶轮的扬程。     

低比转速离心泵设计方法

为了解决长期困扰低比转速泵的四大难题：即提高泵效率问题；消除Ｈ－Ｑ曲线驼峰问题；大流量运行易过载问题；提高汽蚀余量问题，本文对此进行了详细的分析，并给出相应的设计方法。     

基于水力损失计算的离心泵叶轮叶片出口角选择方法

叶片出口角是离心泵叶轮的关键几何结构参数之一,但在设计过程中,出口角实际是依据设计经验在较大范围内进行选择的,这就使得叶轮的水力性能具有一定的偶然性。为了将出口角选择与叶片数及设计参数相联系,本文基于叶轮内水力损失计算将水力效率表示成了含有设计参数、出口角及叶片数的形式;在其他参数保持一定的基础上研究出口角、叶片数与水力效率的关系,然后通过构建目标函数,使得叶片数和出口角获得最佳搭配组合,使得叶轮水力效率获得极大值;通过研究目标函数中设计系数及叶片数对最佳出口角选择的影响,发现设计参数不但对水力效率值有很大影响而且也决定了最佳出口角的取值。在此基础上,本文提出了依据设计参数选择出口角的方法,实例证明,依据设计参数选择出口角的方法能够快捷地设计出具有较佳水力性能的叶轮,实现叶片数及出口角的选择,避免了传统方法中出口角选择的盲目性。     

一种圆柱形叶片设计新方法的改进

为提高圆柱形叶片的水力性能,分析了一种与传统方法有重大差别的圆柱形叶片设计新方法,发现在叶片设计实践中,该新方法仍有重大缺陷:新方法将圆柱形叶片工作面的平面投影图曲线的进口段固化为等变角螺旋形,这种无选择的设计方法并无普遍的适用性,有时不能形成可行的叶片型线.根据分析,提出了新方法的改进方案,在改进方案中,推荐以Her...     

CFD技术在低比转速离心泵中的应用

针对低比转速离心泵的特点、存在的问题及研究情况,介绍了CFD技术研究与分析的优点,综述了其在低比转速离心泵中常用的研究方法、研究进展;最后对CFD技术在低比转速离心泵中的研究方向、发展前景做了展望.     

叶片曲率半径变化对离心泵叶轮水力性能的影响

为了探究叶片曲率半径变化对离心泵叶轮内部流动特性以及对叶轮水力性能的影响,采用基于RNG k-ε湍流模型对某型号离心泵进行定常数值计算。在原模型的基础上,将叶片出口角在17°～23°区间内进行变化以改变叶片中后部的曲率半径大小,并在分析叶轮内速度场和压力场变化的基础上探讨叶轮水力性能发生变化的原因。结果表明：减小叶片出口角,能够有效地减小叶片中后部的曲率半径,但对叶轮扬程减小的幅度有限,最低扬程仅比原模型计算值减小了0.43%;而叶片中后部曲率半径的减小,能够有效地减小叶片两侧压差,从而进一步降低叶轮的轴功率,最小轴功率比原模型计算值降低了1.12%,最终可使叶轮的水力效率提高0.61个百分点。     

低比速离心泵设计方法探讨

论述低比速泵设计中如何解决四大难题:①提高泵效;②消除H—Q曲线驼峰问题;③大流量运行易过载;④提高汽蚀余量。并给出了设计方法。     

叶片厚度分布对离心泵流动结构及性能的影响

为研究叶片厚度分布对离心泵性能的影响,在保证蜗壳和叶轮其他参数不变的情况下,设计了3种不同叶片厚度分布的模型,采用定常和非定常数值计算方法分别获取不同模型的外特性和压力脉动情况,并结合内部流动结构进行对比分析。结果表明：采用抛物线型非均匀叶片厚度分布方式能够显著提高离心泵性能,在设计工况下厚度较大的模型相比初始模型扬程提高0.38 m,效率提高3.07%;非均匀叶片厚度分布能够改善泵内流场,通过减小叶轮中部叶片载荷变化梯度,从而有效减少叶片间轴向旋涡,但在一定程度上加剧了尾缘流动分离;泵内非定常压力脉动主频集中在叶频上,采用非均匀叶片厚度分布能够显著降低泵内不同位置处的压力脉动幅值,相比初始模型,2个厚度优化模型在叶轮出口各监测点处的平均叶频脉动幅值分别降低了21.7%和33.5%,一定程度减弱了泵运行过程中的流致振动。     

离心泵叶片,流道三维曲面绘形及流道过流断面积的电算

提出利用MEDUSA软件解决离心泵叶片复杂空间曲面绘形,并且可进行流道过流断面面积的计算,这一开发进一步完善了泵的现有CAD软件。     

交错叶片对双吸离心泵性能特性影响分析

为了积极响应及实现国产化要求,对原进口泵进行整机国产化研制,通过数值模拟分析了叶轮叶片交错角度为0°、15°、30°时离心泵内的流态和压力脉动。结果表明:随着叶片交错角度的增大,小流量工况下,扬程值逐渐降低,效率值无明显变化;大流量工况下,扬程值和效率值逐渐增大;额定工况下,随着叶片交错角度的增大,压出室对称分布的两个单独流道同一位置处静压值逐渐增大,相对速度值逐渐减小,而叶片处的相对速度值无明显变化。压出室内压力脉动幅值随着叶片交错角度的增大出现明显的减弱现象。同一叶片交错角度下,随着压出室过流断面的增加,压力脉动幅值逐渐减小,隔舌位置处压力脉动幅值受动静干涉作用最大。站场运行结果表明,叶片交错角度为30°的国产泵较原进口泵振动值减小、耗能降低、泵运行平稳且效率高。     

基于CFD技术改善双吸离心泵叶轮性能

介绍了低比速离心泵特点,阐述计算的控制方程和叶轮通道网格划分方法.运用CFD软件FLUENT对不同叶片形式叶轮流道进行三维湍流流动计算.计算采用压强连接的隐式修正SIMPLEC算法和雷诺平均法的RNG k-ε湍流模型.根据计算结果分析叶片形式对流速分布、压力分布的影响,揭示叶轮内流动规律,提高低比速离心泵优化设计的水平.     

低比转速离心泵主要参数对性能综合影响和排序

研究了低比转速离心泵叶轮主要几何参数对性能综合影响和排序，并提出了用这些参数估算扬程的一种方法，通过12个水力模型参数的计算表明，计算结果与实测值之间的平均相对误差为5％左右。     

叶片包角对离心泵水力性能影响的研究

利用速度系数法研究了叶片直径、叶片出口角及叶片包角等参数对离心泵性能的影响,通过NX建立叶轮和蜗壳的水力模型,利用流体仿真软件对离心泵水力模型进行仿真计算。通过改变叶片包角的大小对离心泵性能的影响进行分析,研究结果表明：在不同流量的情况下,随着叶片包角的改变,离心泵总效率和扬程也随之变化,确定了总效率最高时的叶片包角,实现了水力模型的优化,为提高水泵的性能提供了理论依据;同时分析了叶片包角对汽蚀余量的影响,并通过试验验证了模拟仿真结果,与试验数据相比,模拟计算扬程误差在3.5%以内,模拟计算总效率误差在3.0%以内。