蒸发循环泵泵轴性能的仿真分析

为了探究极限工况下泵轴受力变形对轴流泵性能的影响,采用ANSYS软件中流固耦合技术与CFD模块相结合的方法,模拟ZWX-1600型蒸发循环泵在不同工况下工作时,泵轴的受力情况,并将泵轴转速以及受到的扭矩、径向力、轴向力等拟合成关系曲线,基于以上数据使用nCode软件进行寿命预测,最终形成高可靠设计方案,为轴流泵的设计和制造提供参考。     

高温气冷堆（HTR-10）用多级给水泵的三维造型与CFD分析

本文应用三维实体造型软件对10MW高温气冷核反应堆(HTR-l0)中13级给水泵的全部过水流道进行了实体化造型，在此基础上进行了CFD(计算流体动力学)分析。数值模拟基于N-S方程、RNGκ-ε湍流模型和SIMPLEC算法．对给水泵全流道进行了三维紊流场计算．得出该泵全流道三维可视化流场特征和可以预测泵外特性的进出口截面总压分布云图。数值计算的结果为反应堆二次侧给水泵运行参数变化提供了预测与分析手段。实体造型和CFD分析可为研发新产品、提升产品制造理念、优化产品设计、提高新产品开发的成功率提供经济快捷而可靠的手段。     

非定常大涡模拟下混流泵叶轮的轴向力研究

为研究导叶式混流泵的轴向力,建立了导叶式混流泵内全三维流道模型,基于非定常大涡模拟亚格子尺度模型与滑移网格技术,对不同工况下的混流泵进行了数值模拟和性能预测,并将非定常方法计算值、定常方法计算值、经验公式估计值与试验值进行比较分析。结果表明:非定常方法计算得到的叶轮轴向力变化规律与试验和经验公式计算得到的轴向力变化规律更接近;在设计工况附近,定常和非定常方法计算得到的混流泵叶轮轴向力的数值与试验值的相对误差均约为10%;在小流量及大流量工况下,定常方法的计算值与试验值的相对误差约为30%,非定常方法的计算值与试验值的相对误差在10%之内。因此,非定常模拟方法可以更准确地预测混流泵的轴向力。     

离心泵径向力的数值分析

利用CFD软件,用数值模拟分析了离心泵的内部流动。对比试验与数值计算外特性曲线,趋势一致,说明本文应用数值计算结果建立的离心泵径向力计算模型具有一定的准确性。通过叶轮出口不同截面的静压分布图,探讨叶轮出口各截面的静压分布规律。利用离心泵径向力的数学计算模型,得出各个工况下叶轮所受的径向力。其值与经验公式计算值进行比较,变化趋势一致,进而用现代数值模拟的方法验证了用经验公式计算径向力的准确性。     

基于全流场的离心泵轴向力计算及实验验证

目前采用CFD模拟计算已经成为泵外特性和轴向力预测的重要方法。本文选取KCP 80×50-315型单级单吸悬臂式离心泵作为研究对象,在全工况下对泵的全流场运用ANSYS CFX软件进行了模拟计算,流体计算域除了包括常规的进口段、叶轮域、蜗壳域和出口段之外,还包括了前后密封环间隙、泵体与叶轮前后盖板间的空腔及平衡孔等流体域。此外,为了验证泵外特性和轴向力预测计算的有效性,本文还进行了泵外特性和轴向力的实验测试。     

核二级高压安全注射泵轴向力平衡的试验研究

通过理论计算的方法得到高压安全注射泵在设计点的轴向力,用轴向力测定装置实时测量泵组启动瞬态及不同运行工况下轴向力的数值,获得了高压安全注射泵启停轴向力特性和变流量轴向力特性,用以验证轴向力的计算结果,并为高压安全注射泵推力轴承系统的设计提供第一手数据,以确保轴向力平衡机构安全可靠运行。     

海水淡化用高压泵轴向力数值模拟计算与试验对比

为提高反渗透海水淡化高压泵轴向力计算的准确性,应用CFD技术对模型泵内部的流动进行数值模拟,得到不同流量下前后泵腔的静压分布.并对模型泵样机进行试验研究,实测出不同流量下前后泵腔在不同半径处的静压值.应用多项式拟合分别绘制出两种方法下的压力分布曲线,对盖板进行面积分,计算轴向力大小.与通过试验数据计算出的结果相比,数值模拟计算出来的轴向力相对误差在9%以内,而经验公式计算的轴向力相对误差为14%,采用数值模拟方法计算轴向力具有更高的精度,对多级离心泵轴向力平衡的研究具有指导意义.     

液力变矩器轴向力研究

在液力变矩器变矩工况下优化了一元流理论中的循环流量参数,并应用一元流理论进行了液力变矩器轴向力计算.建立了液力变矩器全流道模型,进行了CFD计算,并得到了液力变矩器轴向力.流量优化后的计算结果与CFD轴向力计算结果误差在10％以内.在液力变矩器闭锁工况下应用一元流计算液力变矩器轴向力,通过动态膨胀试验方法和压力试验机测得盖轴向力,并与一元流计算结果做对比分析误差在7％以内.研究表明一元流理论可以满足液力变矩器轴向力设计需要.     

离心泵径向力的数值模拟与实验研究

在泵装置设计中,径向力的大小一直是人们所关心的问题。基于Fluent流体商用软件对一种离心泵的内流场进行数值模拟。比较径向力数值模拟结果与实验值,发现最大误差为8.1%,误差在设计流量工况下最小,测量精度最高,并且各流量工况下平均误差为4.34%,证明数值模拟预测离心泵的径向力是可行的。将离心泵数值模拟与实验的流量扬程曲线进行对比,趋势比较一致,误差不超过8.3%。在此基础上根据提出的径向力计算模型计算出泵在各流量工况下径向力的大小和方向。针对离心泵内部结构特征研制了一种径向力测量装置,开展径向力测量试验,得到了各工况下径向力的大小。     

CFD数值模拟在核级泵设计中的应用

根据二代改进型核电厂技术规格书的要求,设备冷却水泵、乏燃料水池冷却泵、硼酸泵及重要厂用水泵等典型核3级离心泵的水力性能需要同时满足多个工况点的要求。以设备冷却水泵为例,利用CFD软件对泵内部流场进行了模拟,根据计算结果预测泵的性能,并与样机试验结果进行了比对分析。结果表明数值模拟手段可以为核级泵多工况设计提供有价值的参考依据。     

核主泵导叶体在高温工况下的结构力学分析

为验证核主泵导叶体在高温工况下的结构完整性,通过水力模型试验测得叶片压力分布,从而优化叶片压力场。导叶叶片顶部到叶片根部压力趋势为线性梯度,沿圆周方向无压力梯度。提出了模型泵叶片与真机间的压力换算,以模型试验测得模型泵叶片压力,通过模型泵与真机泵之间的轴向力比值及转矩比值分别计算轴向力载荷有效系数及转矩载荷有效系数,进而计算获得轴向力与转矩载荷下叶片压力,导入ANSYS软件计算导叶体轴向力F_(sh)与转矩M_c在载荷下的最大应力及变形量。通过计算导叶体在设计寿命内经受的载荷周期循环,引入海夫Haigh图谱,通过材料极限疲劳试验评定导叶体在极限载荷工况下的疲劳极限值;优化了导叶体的加载工况,计算出轴向与转矩载荷下最大应力值的疲劳失效安全系数,从而确认疲劳安全性。     

基于仿真分析消防泵特性曲线计算

采用多参考坐标系模型和标准是k-ε双方程湍流模型,应用流体动力学CFD软件FLUENT对一种消防离心泵的内部流场进行模拟计算,通过对泵内流场的压力分布和流速分布进行分析,得到其内部的流动状态,进而利用仿真结果计算出该泵的特性两线,并与试验性能曲线进行对比,在额定工况附近二者吻合情况较理想。同时也证明CFD计算分析结果,可以较准确的显示出泵体内流道的流动特性和规律,对消防泵的性能预测、水力设计和改型优化等具有重要的指导意义。     

PCD钻头钻削碳纤维增强复合材料的切削力研究

利用PCD钻头对碳纤维复合材料钻削力进行试验研究。通过单因素试验的方法得到切削参数对切削力的影响规律;通过多元线性回归得到钻削轴向力的经验公式,应用SPSS软件对经验公式进行方差分析;对经验公式进行显著性检验,回归方程非常显著,回归模型可以为钻削轴向力提供预测。     

MAGNET电磁场仿真在复杂干式变压器阻抗计算中的应用

利用专用的电磁仿真软件MAGNET对轴向双分裂和大容量等复杂干式变压器进行了不同运行工况下的磁场分析和验证.基于场路耦合法根据需要模拟的工况建立合适的2D或3D等效模型,并利用正确的等效电路和边界条件对变压器的运行工况进行有限元分析模拟,最终通过能量法或电压法得到相应工况下变压器的阻抗.实际测试结果表明该方法的计算精度可满足产品实际要求,可使用MAGNET对干式变压器的阻抗进行仿真计算和设计改进.     

末级密封间隙对自平衡多级离心泵性能的影响

为了阐明不同末级密封间隙值变化对自平衡多级离心泵性能及其流动特性的影响,以某型号的自平衡多级离心泵为研究对象,基于泵的几何参数,建立4组不同末级密封间隙值的匹配方案,通过CFD软件对不同方案进行全流场数值模拟,并与试验结果进行对比分析。研究结果表明:随着末级密封间隙值的增加,不同工况下整泵的扬程和效率逐渐减小,泵高效点向小流量点偏移;同时在设计工况下,低压区从首级泵腔向次级泵腔移动,次级泵腔的压力梯度明显,而首级泵腔的压力梯度减弱,导致泵的首级轴向力不断增大,次级轴向力先减小后增大,总轴向力大小增加,方向指向首级叶轮进口。     

离心泵轴向力测试系统的设计

离心泵轴向力是影响设备安全运行的重要因素,准确测试其轴向力对泵组安全管理运行及故障诊断具有重要的意义.为实现泵组轴向力的精确测量,本文设计了轴向力测试系统,采用正交试验和有限元分析方法得到了内置式轴向力测试弹性元件最优结构,结合SRSS3-1应力在线检测仪设计了测试电路系统和标定装置,并进行了静态标定及误差分析,得到了F-ε标定曲线,同时测试了多台离心泵在变工况下的轴向力,证明了该测试系统具有较高的稳定性和可靠性,表明本文具有较高的经济使用价值和理论意义,为工程机械的轴向力测量及研究提供了参考。     

基于ANSYS CFX的超超临界锅炉给水泵三维流场仿真

建立了一台火电机组超超临界锅炉给水泵的整机全流场模型,应用ANSYS CFX软件对其进行三维定常湍流计算,获得了给水泵关键零部件内流场的压力、速度分布情况。根据流场结果对叶轮、导叶的细节流动现象进行深入解析,确定了给水泵水力设计的合理性,并通过相关计算预测了水泵的流量-扬程、流量-效率曲线。经过与实测试验数据对比表明,仿真模拟结果趋势完全正确,且吻合程度良好,说明CFD技术能有效应用于电站锅炉给水泵的工程设计及优化,并为后续工作提供定性指导。     

不同叶片包角对螺旋形单蜗壳离心泵叶轮径向力特性的影响

为研究叶片包角对螺旋形单蜗壳单级单吸离心泵叶轮径向力特性的影响,应用CFD软件对某模型泵内部流场进行了数值计算,在保证蜗壳和其他叶轮几何参数不变的前提下,设计了3种叶片包角分别为110°、120°、130°的叶轮,模拟得到不同工况下叶轮所受径向力分布特性,并用外特性试验验证了数值模拟的可靠性。结果表明:设计工况下,作用在叶轮上的径向力最小,0.4 Q下的径向力最大,且脉动幅值最大;叶片包角对叶轮所受径向力影响较大,以在额定工况下运行为例,叶片包角取130°时,径向力脉动最为紊乱,叶片包角取110°时,径向力脉动幅值较大;整体来看,叶片包角120°的方案性能最优。该研究可为低振动离心泵的水力优化设计、增强泵的运行稳定性提供参考。     

离心泵后泵腔内液体压力数值分析与验证

离心泵轴向力的大小与泵腔内压力分布密切相关,而试验测量轴向力成本较高,因此采用数值模拟展开泵腔内压力分布规律研究,并提出简便的试验测量轴向力方法显得格外必要。利用数值模拟计算,在0.6 Q_(sp)~1.2Q_(sp)工况下,研究离心泵后泵腔压力沿轴向、径向、切向分布规律,绘制后泵腔压力在0°、90°、180°、270°及压力均值沿径向分布曲线,得出后泵腔轴向力大小,推导两种近似计算泵腔轴向力公式,提出简便的试验测量泵腔轴向力方法,并将后泵腔压力模拟结果与试验结果对比,验证模拟结果的真实可靠性。结果表明:同一流量工况点,后泵腔压力沿轴向保持不变,沿径向随半径增大而增大。流量越大,后泵腔压力沿切向分布越具有轴对称性,沿径向增大越均匀。后泵腔轴向力两种公式计算结果与数值计算结果相对误差极小,后泵腔区域压力均值与其径向几何中心处压力均值大小相等。在试验测量离心泵泵腔轴向力时,只需要测量泵腔沿180°径向中心处压力值,便可近似求得泵腔区域轴向力大小。     

离心泵平衡孔面积对轴向力及外特性影响的研究

以IS100—65—250型离心泵为研究对象。利用CFD数值模拟与试验研究相结合的方法,对离心泵平衡孔进行了深入研究．探讨了平衡孔面积与平衡轴向力的效果、泵的外特性之间的关系。结果表明。在0≤K≤4范围内,轴向力F随K值的增大迅速减小：但在K〉4以后．随着K值的增大,轴向力减小的趋势变得非常缓慢。在密封环正常工作情况下,以轴向力减小85％为标准,对IS100—65—250型离心泵可选取K=6;如果考虑到密封环磨损后轴向力增大的因素,可适当增大K值到7．2,即平衡孔直径选取9～9．5mm。通过模拟得到的轴向力大小与利用公式计算值吻合度好,数值模拟结果与实验研究结果相一致。