离心叶轮的有限元分析

运用大型通用有限元分析软件ANSYS8.0,对离心叶轮内流场三维紊流进行了分析.获得了叶轮内流场压力分布,确定了叶轮结构分析中液体作用于叶片上的载荷.在此基础上对叶轮结构进行了有限元分析,准确直观地得到了叶轮各处的应力和应变值,为叶轮的强度计算和设计提供了可靠依据.     

井下涡轮式发电机水力性能研究

利用CFD方法对一种井下涡轮发电机的内流场作了较详细的三维紊流数值模拟,得出丰富的内部流场信息,着重分析叶轮结构对流场的影响情况,同时在此基础上计算出该发电机主要的外性能曲线,为井下涡轮发电机的性能预测和结构改进提供有力的依据。     

离心泵内流场的三维数值模拟及流动分析

采用标准-湍流模型和SIMPLEC算法,对离心泵内流场三维不可压湍流流动进行数值模拟,分析因泵体的非对称结构以及叶轮、蜗壳间较小间隙导致的内流场非对称性.并以计算流体力学(CFD)分析结果为依据,对离心泵蜗壳进行了优化设计,揭示了泵内流道的压力及速度分布规律,为离心泵的性能预测、水力设计及优化设计提供了依据.     

基于流固耦合的轴流泵流动与可靠性分析

某泵站中的轴流泵是整个调水工作正常进行的关键设备。针对轴流泵运行的高效性和安全性问题展开分析，通过数值模拟的方法研究设计工况下轴流泵内部的流动状况、预测水力性能。在流场计算结果的基础上，对轴流泵包括叶轮、转轴的转子进行建模，运用ANSYS Workbench软件对叶轮内流场与转子进行了流固耦合数值模拟，分析叶轮部件的受力与变形情况，校核工作轴的临界转速，为轴流泵的安全运行提供依据。     

轴流泵出口流场的实验研究与数值模拟

首先对轴流泵进行了性能实验,然后利用PIV（PaIticle Image Velocimetry,粒子示踪测速仪）测量技术在3个不同工况下对轴流泵叶轮的出口流场进行了测量,得到出口回流和旋涡结构。基于Navier-Stokes方程组和标准k-ε模型,采用SIMPLEC算法对轴流泵叶轮内流场进行数值模拟。计算得到泵的性能曲线与性能实验获得的结果比较吻合,并将计算得到的出口流场速度分布和PIV测量结果进行了比较,两者能较好的符合,从而证明了数值计算的有效性和准确性。进而分析了轴流泵不同流量工况下造成效率降低的原因,得知叶根出口位置的回流随着流量的增加而减少。本结果可以为轴流泵的内流分析和叶轮设计提供参考依据。     

基于三维紊流数值计算的离心泵叶轮优化设计

应用标准k-ε紊流模型加壁面函数法对离心水泵叶轮内部的三维紊流流动进行了雷诺平均N-S方程的数值计算与分析。分析了离心泵叶轮叶型对流速分布、压力分布和泵性能的影响,研究了离心泵叶轮通道内流动规律,提出了三维紊流数值分析基础上的离心泵叶轮优化设计方法。实例表明用三维紊流数值模拟方法研究叶轮内部流场是改进和优化叶轮设计的一个重要手段。     

开式离心叶轮内部流道的数值模拟

采用了多块网格技术、雷诺平均N-S方程和应用S-A湍流模型,对开式直叶高速离心泵叶轮内部流场进行了数值模拟,并对开式高速离心泵作出了试验研究。通过数值模拟与试验研究的结果比较分析,得出该数值模拟方法可以较好地模拟离心泵叶轮内流场,总结出了影响离心泵叶轮内流场和外部特性的因素及其变化规律。为优化设计、提高泵的效率提供了有价值的参考。     

基于 Fluent的 AY型离心油泵叶轮内流场数值模拟

借助Pro/E造型平台建立叶轮单流道的简化模型和叶轮整体的三维模型,利用Fluent流体分析软件对AY型离心油泵叶轮内流场进行模拟,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLY算法,利用Fluent前处理器GAMBIT网格建模,模拟出叶轮内流场的流动规律,初步分析了离心泵叶轮的速度和压力分布,获得离心泵叶轮流道内的速度场、压力场。结果表明,Fluent数值模拟能真实反映叶轮内部的复杂流动,为AY型离心油泵叶轮的设计及改进提供了基础依据。     

利用三维紊流数值模拟进行离心叶轮设计比较

通过设计工况和非设计工况下叶轮内三维紊流数值模拟,比较了两种离心叶轮中的内部流动,以时均的N－S方程和标准k-ε模型为基础,在贴体坐标系中运用SIMPLEC算法进行计算,计算得到了两种叶轮内的流速,压力场分布,预估了水力效率,并与效率试验值进行了比较。计算结果表明,三维扭曲叶片叶轮在流速场,压力场分布,能量性能等方面均优于圆柱叶片叶轮。     

基于FINE软件的轴流泵叶轮流动分析及性能预测

应用结构化网格技术和有限体积差分格式并结合k-ε湍流模型对相对坐标系下的三维雷诺平均N-S方程进行求解,对在同一设计工况下的相同流道几何尺寸的两个轴流泵叶轮内部的三维紊流场进行了数值计算与分析,得到其内部流场、压力场的分布情况,预测了水泵的水力性能,据此选出了性能较优的水泵叶轮。     

带分流叶片的离心泵叶轮内三维不可压湍流场的数值模拟

对带分流叶片的离心泵叶轮内三维不可压湍流场进行数值模拟。计算采用雷诺时均方程和修正了的 湍流模型,在压强连接的隐式修正法(SIMPLE—C)建立的压力速度校正方程基础上,利用贴体坐标系和交错网格技术进行计算。计算结果揭示了带分流叶片离心泵叶轮内湍流流动的速度分布、压力分布规律,并对增加分流叶片后叶轮内部的流动状况进行了分析和研究,研究结果将对带分流叶片的离心泵进行性能预测和优化设计有指导 意义。     

Ghost离心叶轮内部湍流流动数值模拟

应用FLUENT软件对Ghost离心叶轮内部湍流流动进行了数值研究,其中湍流模型采用雷诺应力模型(RSM),转子和定子的耦合采用混合平面模型(MP).计算结果与Johnson的试验结果基本一致,表明了RSM能较好的预测离心叶轮内的湍流流动.分析了离心叶轮内部的湍流流动特性,表明边界层内的二次流对低能流体的输运,使叶轮出口形成"尾迹一射流"现象,同时尾迹区的存在造成能量的损失,且尾迹区位置取决于无量纲数Rossby数.     

循环泵内部流场数值模拟及研究

从流体动力学理论基础出发,对循环泵的运用和性能进行分析,利用软件UG和Gambit对循环泵全流道进行了三维建模和网格划分,并利用FLUENT软件对循环泵的吸入室、叶轮及压出室进行了模拟流动计算与分析,得到模拟分析的叶片、叶轮及泵体的速度分布图、压力分布图和绕流图。这种CFD技术在泵水力设计中的应用可以比较准确地了解泵叶轮及通流部件内部的水流运动规律,依据三维紊流场的预测结果调整叶轮内的相关的几何参数,可以保证叶轮内良好的流态,提高叶轮在全运行区域内的性能。     

高效风机的设计及CFX仿真分析

阐述了高效风机的结构形式,对影响风机效率的因素进行了分析,提出了高效风机的设计原则。并设计出风机的主要部件叶轮、蜗壳和集流器,在此基础上,基于CFD理论与标准的湍流模型,运用流体计算软件CFX,在不同工况下该风机叶轮蜗壳耦合流场进行了数值模拟研究。并对流场细节、风机全压和效率进行分析,结果表明：设计出的风机效率高、气体流动性好。     

基于熵产的侧流道泵流动损失特性研究

侧流道泵是一种介于容积式泵和离心泵之间的径向式叶片泵。泵内流体以螺旋轨迹方式在叶轮和侧流道中反复运动,整个运动是一种典型的全三维、高湍流强度、空间非对称的湍流流动,因此不可避免地产生较大的流动损失。利用热力学第二定律,基于熵产的流动损失分析方法对一种单级侧流道泵模型湍流流动损失进行研究,主要通过理论和数值计算求解湍流流动过程中增加的熵产,定性分析侧流道泵流动损失出现的位置及分布特点。结果表明,侧流道泵内部流动损失主要与湍流流动增加的熵产有关,而热量交换产生的熵产相对较小,在侧流道泵的损失研究中可以忽略;叶轮流道和侧流道内的湍动耗散率均远远大于直接耗散率;叶轮流道内的损失主要出现在叶轮内缘至0.4 r处,在侧流道内,流动损失主要出现在流道进口、流道中间靠近内缘部分以及出口附近。     

Evaluation of subgrid-scale models in large-eddy simulations of turbulent flow in a centrifugal pump impeller

The current research of large eddy simulation (LES) of turbulent flow in pumps mainly concentrates in applying conventional subgrid-scale (SGS) model to simulate turbulent flow, which aims at obtaining the flow field in pump. The selection of SGS model is usually not considered seriously, so the accuracy and efficiency of the simulation cannot be ensured. Three SGS models including Smagorinsky-Lilly model, dynamic Smagorinsky model and dynamic mixed model are comparably studied by using the commercial CFD code Fluent combined with its user define function. The simulations are performed for the turbulent flow in a centrifugal pump impeller. The simulation results indicate that the mean flows predicted by the three SGS models agree well with the experimental data obtained from the test that detailed measurements of the flow inside the rotating passages of a six-bladed shrouded centrifugal pump impeller performed using particle image velocimetry (PIV) and laser Doppler velocimetry (LDV). The comparable results show that dynamic mixed model gives the most accurate results for mean flow in the centrifugal pump impeller. The SGS stress of dynamic mixed model is decompose into the scale similar part and the eddy viscous part. The scale similar part of SGS stress plays a significant role in high curvature regions, such as the leading edge and training edge of pump blade. It is also found that the dynamic mixed model is more adaptive to compute turbulence in the pump impeller. The research results presented is useful to improve the computational accuracy and efficiency of LES for centrifugal pumps, and provide important reference for carrying out simulation in similar fluid machineries.     

NUMERICAL SIMULATION OF 3-D DENSE SOLID-LIQUID TWO-PHASE TURBULENT FLOW IN A NON-CLOGGING MUD PUMP

A mathematical model is set to evaluate the 3-D dense solid-liquid two-phase turbulent flow in a non-clogging mud pump, the flow feature in the impeller channel is simulated with the tool of IPSA. Meanwhile, resort to TECPLOT as the post-processor, the simulation results is visualized. The results show the main flow characteristics: There exists backflow and aberrant velocities at inlet area and a relative velocity slip between two phases; A jet-wake flow pattern is discerned around the shroud-suction side area; The relative velocity vector of solid phase is closer to the pressure surface than that of liquid phase and the trend is more obvious with the increase of diameter; The kinetic energy of turbulence k and the dissipation rate s reach their peaks at the corner of pressure and suction surface. The simulation results show a good agreement with the experimental flow features in the impeller channel, which prove the turbulent model used is valid and provide a theoretical design basis to non-clogging pu     

Unsteady Turbulent Simulation and Pressure Fluctuation Analysis for Centrifugal Pumps

The pressure fluctuation in the flow passage of both impeller and casing is addressed on design condition. The initial conditions for the unsteady turbulent simulation are resulted from the steady calculations, and the three dimensional unsteady turbulent simulation concerning the rotor-stator interaction is executed by a Navier-Stoke solver embedded with k -ε turbulence model and with appropriate moving interface boundary conditions. Detecting points are distributed in the flow passage in different radial and circumferential positions to capture the static pressure fluctuation character for one cycle of the impeller. The time-domain spectrums show that the static pressure curves are periodic and have five peaks and five valleys. With the radius increasing, the pressure fluctuation peak-to-peak values in the impeller are increasing, and reach the maximum value on the interface. In the casing flow passage, those values are about 7% of local static pressure except some ones near the tongue. The values become decreasingly in the diffuser pipe. The frequency spectrums transformed by fast Fourier transform (FFT) show that the dominant frequency is approximate with the blade passing frequency, and the pressure fluctuations in impeller passage have high frequency content while those in casing ones have no such information.     

锥形螺旋轴流血泵流场三维数值模拟与分析

利用ProE软件对血泵的不同结构进行三维建模,应用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)中非定常三维N-S方程,基于非结构网格的有限体积法以及k-ε湍流模型方法数值模拟血泵的全三维内流场。着重计算和分析旋转叶轮转速和锥度变化对血泵流场的影响。仿真试验表明,锥形螺旋轴流血泵转速和锥度都不应过大,否则将会使得流场变得紊乱。转速过大,泵的性能会降低;锥度不应过大,否则不能保证流场平稳。     

轴流泵叶轮内部流场大涡模拟及分析

本文将大涡模拟与基于特征线的有限元分离算法相结合,对轴流泵叶轮内部流场进行了数值分析.为验证算法的准确性和可靠性,对NACA0012翼型在雷诺数Re=800下且攻角为20°时的绕流流动进行计算,成功得到了该流动的双解,计算值与直接数值模拟结果相符.大涡模拟计算得到的轴流泵外特性曲线与y试验数据基本吻合,特别在偏离工况下能较好地反映泵的能量特性,表明大涡模拟有较好的工程应用前景.分析了叶轮的进出口流场速度分布及叶片表面的压力脉动,发现小流量工况时叶轮轮缘附近存在叶道涡和较强的压力脉动,此现象与导水锥段收缩流道造成的叶轮进口轴向速度非均匀分布有关.