液力变矩器流场损失的分析

利用流体分析软件STAR CD对W305型液力变矩器内部流场进行了数值计算,计算中采用混合平面理论处理旋转速度不同的各叶轮之间的相互作用。基于计算结果,从流场损失的角度对变矩器内流场进行了细致的分析,为提高变矩器设计水平提供了有力的理论依据。外特性与试验数据的对比表明,所作的流场计算是十分准确的。     

沟槽非光滑表面流场的数值分析

利用有限体积法对三角形仿生非光滑沟槽表面流场进行了数值计算。近壁面区采用B-L两层模型,外区采用雷诺应力模型。分析了沟槽表面的流场特性,对计算域中心Z=3 mm平面的速度场和湍流统计量进行了研究。顶点间距s+≈20,h+≈17.3的沟槽减阻率为5.2%;s+≈40,h+≈34.6的沟槽增阻率为12.3%。从速度场、剪应力及湍流统计三方面对沟槽表面减阻、增阻机理进行了分析讨论。与风洞和油槽实验数据定性对比的结果表明,理论计算与实验结果一致。     

泵作透平定常流动数值计算

为了更好地研究离心泵作透平的内流特性,基于标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,应用CFX流场仿真软件对不同工况下的泵及泵作透平进行了数值计算,得到了不同工况下泵和泵作透平的外特性,并分析对比设计工况下泵及泵作透平的内部流动规律。结果表明：泵作透平过程中,其内部流场特征较泵发生了较大的变化。在最优工况下,透平的效率要比泵的效率高,且透平内部流场压力、速度等较泵分布更为均匀,在叶轮流道内能量发生了较大的变化,使用CFD技术可以很好地研究泵作透平的流动特性。     

旋流泵变转速性能及无叶腔流场实验研究

为研究旋流泵变转速相似定律换算、内部流场变化和外特性与内部流动的关联,研制32WB8 12型旋流泵试验样机.通过型式及变转速外特性试验,得出泵扬程、功率、效率和临界汽蚀余量曲线变化规律;用5孔球形探针对无叶腔流场进行测量,得到变转速流场5个测点静压、绝对速度、圆周速度、径向速度和轴向速度变化规律,证明轴向旋涡运动为主流,存在回流运动;通过对实验数据进行分析,解释了外特性参数与内部流动参数之间的联系和变化规律,阐明旋流泵抽吸及扬程形成原理;验证流量、扬程和轴功率满足相似理论比例定律,汽蚀余量不满足汽蚀相似定律,且其曲线呈与离心泵等相反的趋势.     

三步有限元的大涡模拟

采用三步有限元法求解不可压缩非定常流的Ｎ－Ｓ方程直接模拟后台阶流、平面流场中的旋涡运动及流场的压力分布特性,采用亚格子湍流模型,对雷诺数Ｒｅ＝５．５×１０５的流动做了计算分析。空间离散采用速度、压力同阶的三角形三节点单元。根据计算结果绘制了速度向量图,并对流场的压力分布进行了分析,分析表明,用该方法计算所得结果与有关资料吻合较好。该方法为大涡模拟在工程上的应用提供了一定的依据。     

直锥型高效旋风器流场的实验研究

用微机电测系统对直锥型旋风器流场进行了全面的测定,得到了三维速度分布图;并与既有的流场测试结果进行对比分析,提出了供理论计算用的流场特征参数。     

液力变矩-减速装置制动特性流场分析

为准确获取液力变矩-减速装置的制动特性,建立了某型液力变矩-减速装置制动工况下各叶轮及辅助液力减速器流道模型。运用CFD技术分析了液力变矩-减速装置泵轮、涡轮闭锁状态下在1000～2000r/min转速时的各叶轮及辅助液力减速器流道内部速度流线、压力场分布特点,并进行了制动特性仿真计算。仿真结果与实验结果对比计算误差在10%以内,表明仿真方法和仿真模型准确、可靠。     

两种齿轮泵脉动特性对比分析

本文对外啮合分片错齿齿轮泵和斜齿齿轮泵的结构特性进行了对比分析,并探讨了两种齿轮泵对流量脉动度的影响,结果表明外啮合分片错齿齿轮泵在减小脉动度方面优于斜齿齿轮泵.     

主冷却剂泵三维流场数值模拟与分析

为深入理解和分析高温高压工况条件下某主冷却剂泵性能,采用计算流体力学方法(CFD)对其内部复杂的三维流场进行了数值模拟与分析.建立了某主冷却剂泵各部件几何模型,并对其进行网格划分.通过求解RANS方程对主冷却剂泵内部三维流场进行数值求解,湍流流动采用SST模型进行模拟.计算得到该泵在高、低设计转速时的扬程、功率和效率等性能参数.计算结果与试验数据相比较,误差在4%以内.分析表明采用CFD方法模拟结构复杂的主冷却剂泵内部流动是可行的.     

屏蔽式核主泵多工况下内部流动特征分析

为深入研究核主泵水力部件的流动特性,基于连续性方程、雷诺时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,针对3种典型运行工况(0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d)下缩比系数为0.4的某型屏蔽式反应堆主冷却剂泵模型泵的三维不可压湍流流场进行定常数值模拟,对比分析不同工况下核主泵的压力分布与流场分布,描述叶轮、导叶与压水室的流动特征,并对造成这些特征的原因予以讨论和说明。同时,将数值计算的扬程值和效率值与在闭式试验台所做的试验结果进行对比,绘制出该模型泵在0.8Q_d~1.2Q_d的外特性曲线。结果表明:基于ANSYS CFX的数值分析方法能够有效预测核主泵的水力性能,揭示内部流场的特点,获得内部流动细节;在设计工况下,核主泵的水力性能最佳且流态保持均匀稳定;通过与非设计工况对比,较为全面的掌握了核主泵的流动特性。该研究可为核主泵的水力部件设计与优化提供一定的参考。     

基于厚度变化的液力变矩器轻量化潜力研究

为探究液力变矩器工作轮轻量化后对其原始特性和工作部件强度的影响,基于某三元件液力变矩器样机,开发了液力变矩器三维流动轻量化平台. 采用贝塞尔曲线对变矩器工作轮叶栅系统和内外环曲面进行参数化建模,定义叶片和内外环的厚度系数. 使用实验设计方法（DOE）建立不同叶片和内外环厚度系数下各个工作轮的单流道模型,利用计算流体力学软件对单流道模型进行流场仿真,并将仿真结果用于厚度变化后的叶轮结构的单向流固耦合分析,以分析各个工作轮的厚度变化对外特性和强度的影响. 通过台架试验对轻量化后变矩器的性能进行测试,并结合仿真计算减薄后的外特性以及相应的应力和形变量变化. 结果表明:随着变矩器各部分厚度系数在1.0—0.3范围内的变化,变矩器整体的质量最多可减轻40%,变矩器可以承受结构大幅度减薄引起的应力增加,而结构减薄导致的流道和循环流量增加,会显著地提高变矩器各叶轮工作转矩.     

液力变矩器导轮空转特性无叶片数值仿真

分析了导轮在液力变矩器工作液体循环中的导流作用,在此基础上提出一种无叶片数值仿真方法。采用该仿真方法,直接获取了各导轮空转工况下变矩器的转矩特性和循环流量特性,并通过设定监控点来观测相应的导轮空转转速。与传统方法仿真结果和现有试验数据进行了对比,结果表明:无叶片法具有较高的仿真精度,并有效减少了导轮空转仿真的计算量。     

液力变矩器叶栅动量矩分配规律

基于液力变矩器叶栅传统一维束流理论的分析,对传统的等动量矩设计方法进行了改进研究,提出动量矩不等分配法。应用计算流体力学,针对泵轮、涡轮和导轮叶片的三种典型动量矩分配方案分别进行了计算比较,从而获得了液力变矩器叶片动量矩分配的基本规律。     

液力变矩器叶栅绘形的三维模型设计方法

提出在液力变矩器叶栅系统设计中直接建立叶栅系统三维模型，采用一种几何变换方法精确求解液力变矩器叶栅数据，克服以往平面展开近似算法的误差（尤其是轴向抽影图中向心涡轮变矩器其涡轮进口及泵轮出口处其流线切线与轴线几乎平行时，投影计算法误差较大），使设计计算结果更精确，该方法简单易行，可对叶栅系统的空间结构进行更加详细的描述。     

越野车液力变矩器流场分析与实验研究

为深入了解液力变矩器内部流场,提高工作效率,利用CFD软件对越野车W 305液力变矩器流场进行数值计算.基于计算结果,分析了液力变矩器各工作轮流场特性,研究其流场分布规律,力求找到影响液力变矩器效率的因素.为验证CFD计算准确性,利用激光多普勒测速系统(LDA)对导轮流场进行测试.将计算结果与实验结果进行对比分析,并与理论计算相比较,表明流场计算结果准确、可靠,CFD计算可以指导液力变矩器的设计.     

基于RANS、LES和HRL方法的YJ280液力变矩器的数值模拟

为了提高液力变矩器的CFD计算精度,采用不同湍流模型对液力变矩器的内流场进行了数值模拟,并从内流场流动细节的捕捉精度和外特性的预测精度两方面对液力变矩器的性能进行了对比分析.结果显示:在内流场流动结构捕捉精度方面, 5种湍流模型中的LES - KET模型捕捉涡结构的能力最强; 5种湍流模型均可实现对液力变矩器外特性的准确预测,其中RANS中的SST k - ω模型的预测精度最高.该研究结果可为正确选择湍流模型进行液力变矩器的外特性和内流场的高精度预测提供参考.     

基于三维流场计算的液力变矩器特性预测方法

为了改进液力变矩器特性计算方法,应用CFD软件对液力变矩器内流场进行数值计算,根据得到的内流场速度与压力信息,计算液力变矩器叶轮转矩,得到变矩器性能参数,从而预测所设计变矩器性能．为验证性能预测准确性,将W350液力变矩器基于三维流动数值解的性能计算结果与试验结果进行对比、分析,二者在数值上有良好的吻合,表明基于三维流场数值解的液力变矩器特性预测方法比传统的一维束流理论预测精确度更高,可以应用于工程实际．     

水泵水轮机泵工况小流量波动特性

为了研究水泵在水轮机泵工况小流量下的流场特性,对某电站水泵水轮机进行建模.采用SIMPLEC算法和剪切压力传输模型（SST k-ω）模拟泵工况的流场特性,分析当泵工况活动导叶处于设计开度时在小流量下转轮、导叶的流场,结合实验对水泵水轮机的性能进行对比计算.结果显示,在导叶设计开度下当体积流量为设计流量的15%～53%时扬程曲线有小幅度波动;流量越小在导叶间的类似射流现象越明显,随着流量降低涡结构逐渐增多并且尺度逐渐变大,以至于充满整个活动导叶与固定导叶之间的流域;导叶的存在是小流量下扬程小幅度波动的主要原因.以上结论均可为水泵水轮机的优化设计提供依据.