基于CFD的离心泵流场数值模拟

为了研究离心泵内部流场的流动规律,验证CFD数值模拟的可靠性,基于CFD技术,应用雷诺时均N-S方程与标准k-ε湍流模型对不同工况下高速离心泵内部的三维湍流流动进行了数值模拟,并对其内部的流动状态进行了分析得到了离心泵内部流场的压力分布规律,外特性试验和CFD模拟下的泵性能曲线。结果表明:出口的压力值是最大的,泵的整体压力随着出口流量不断增大而减小。在相同工况下下,离心泵进口到出口的压力逐渐增大。通过CFD模拟所得结果与实验结果基本吻合,本文中建立的CFD数值模拟的求解模型能可靠的预测出Q5H26型离心泵的水力性能。     

不同密度流体介质对离心泵的性能影响

基于FLUENT数值模拟软件,利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行离散,选用标准k-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法,对5种不同密度流体在3种不同工况下分别进行数值计算,由数值计算结果分析得出离心泵内部三维流场随流体介质密度的变化而变化的规律。同时,将5种情况下的预测扬程和效率进行对比分析,得出不同密度流体对离心泵外特性的影响情况。相同流量下,随密度增大,离心泵的轴功率增大。这对于输送不同密度介质时离心泵内流体流动状态的变化以及离心泵性能的变化起到了指导作用。     

基于CFD多级离心泵内部数值模拟与性能预测

以KDY150-100×10型高压多级离心泵为研究对象,利用ANSYS FLUENT软件平台,基于三维雷诺时均的Navier-Stokes方程和标准的k-ε湍流模型,进行了全三维、定常、黏性流动数值模拟。分析了高压多级离心泵内流场中的压力和速度分布,为高压多级离心泵的进一步优化设计提供基础。在此基础上预测此型号高压多级离心泵的流量-扬程和流量-效率曲线,将预测结果与真机在试验台上的试验结果进行比对,预测性能与实验性能基本吻合,表明基于CFD预测多级离心泵的性能具有较高的计算精度,在工程应用中具有推广价值。     

介质黏度对离心泵性能的影响

为了获得介质黏度对离心泵性能的影响规律,采用CFD方法对输送3种不同黏度介质的同一台离心泵进行了数值模拟.外特性结果分析表明,清水介质下扬程及效率实验和模拟结果之间的偏差随流量的增大而减小;不同黏度介质下离心泵的外特性曲线的趋势基本一致,即随着介质黏度的增大,效率下降,扬程减小,功率增大;不同黏度下功率换算系数Kp>1,流量换算系数Kq<1,扬程换算系数Kh<1,效率换算系数Kη<1.泵内部静压分析表明,随着介质黏度增大,泵进出口压差减小,泵内流动损失增大.     

不同压降下调节阀流量系数的分析

以理想气体为调节阀的流动介质,通过三维建模软件建立调节阀及其内部流场的模型,并通过ANSYSWorkbench软件对调节阀不同压降和不同开度下的三维流场进行数值模拟,得到调节阀的流动特性参数,并生成调节阀流量特性曲线。对模拟结果进行分析,研究压降对流量特性的影响,获得了调节阀流量特性与压降的关系。     

数值模拟在高速泵汽蚀性能预测中的应用

以带诱导轮的高速泵为研究对象,应用CFX数值分析软件中提供的k-ε湍流模型、基于Rayleigh-Plesset方程的简化多相流模型,进行高速泵全三维稳态数值模拟。数值模拟以常温水为介质,进出口边界条件为压力进口和质量出口,进口压力采用泵汽蚀性能试验时的入口压力。在恒定流量、扬程下降3%条件下,数值模拟和性能试验所获得的泵必需汽蚀余量基本相等;计算得出的泵扬程随入口压力变化规律与试验结果吻合。结果表明数值模拟技术可以用于带有诱导轮等复杂结构的高速泵汽蚀性能预测。     

橡胶基芳纶纤维复合材料抗冲击性能的研究

提出一种新型的橡胶基芳纶纤维复合材料结构。应用LS-DYNA动力学软件建立模型,模拟橡胶基芳纶纤维复合材料结构在低速冲击载荷下的抗冲击性能,运用冲击试验仪器对该结构进行低速冲击试验,并将模拟数值与试验结果进行对比分析,证明该模拟方法的有效性。在验证模型的基础上,进一步研究了该结构几何参数的变换对其抗冲击性能的影响,结果表明橡胶基芳纶纤维复合材料具有优良的抗冲击性能,为橡胶基芳纶纤维复合材料在头盔和防弹衣等抗冲击领域的广泛应用奠定了基础。     

硫酸盐干湿循环作用下CFRP-黏土砖界面粘结性能退化规律分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)与黏土砖界面的粘结性能是外贴CFRP加固技术的关键,为了解CFRP-黏土砖界面粘结性能在硫酸盐侵蚀下的退化规律,对硫酸盐干湿循环不同周期下的加固试件进行了单面剪切试验,结果表明：硫酸盐侵蚀对CFRP片材与浸渍胶性能影响并不明显,但对CFRP-黏土砖界面粘结性能影响较大,CFRP-黏土砖界面剪应力、承载力均随循环次数呈先小幅上升后明显下降的趋势;在试验基础上,根据已有的理论,提出硫酸盐干湿循环作用下CFRP-黏土砖界面粘结-滑移模型,通过与试验值对比分析发现,模型能够很好地反映CFRP-黏土砖界面的粘结性能退化规律。基于ABAQUS软件,利用内聚力本构关系模型对界面力学行为进行数值模拟,结果表明,内聚力模型可以很好地模拟界面的非线性力学行为,数值模拟值与试验值吻合较好。     

调节阀流场CFD数值模拟与流道优化

应用三维建模软件对某一广泛应用的套筒型调节阀内部流场建立模型,通过前处理器生成计算网格,应用CFD软件进行离散求解,得到调节阀内部流场的可视化图形,数值模拟不同开度下流量,得到调节阀的流量特性曲线,并与试验测定的数据进行比较分析。结果表明,模拟值与试验值吻合较好,并对流道进行了结构优化,获得了能耗更低的流道结构。     

基于内流分析的低比转数离心泵设计与改进

为设计效率高、性能稳定的低比转数离心泵,结合传统的速度系数法和内部流动分析技术进行了水力设计和改进。给出了低比转数离心泵的初步设计思路、内部流动分析和性能预测方法,基于速度系数法设计的模型的实验结果验证了数值方法的合理性。在初步设计基础上,针对传统设计难以把握的蜗壳关键尺寸参数对性能的影响进行了分析,以此为依据对关键结构与参数进行改进设计,数值模拟和实验表明,改进设计使性能得到了提高。该设计方法与流程的采用,可有效提高泵的水力性能的同时减少试验次数,从而缩短了离心泵产品开发周期。