离心泵设计点与关死点扬程比值及流量偏移系数的研究

采用回归分析方法,研究了泵的水力设计参数和性能曲线。在大量计算的基础上,提出了泵设计点扬程与关死点扬程比值和流量偏移系数的计算公式。同时,研究了一些参数对流量偏移系数的影响。本文对泵研究、设计和运行具有实际指导意义。     

一种降低导流壳式离心泵关死点扬程的方法

离心泵的关死点扬程与泵的水力元件紧密相关,尤其是与叶轮和导流部件的形状有关,本文通过一个设计实例验证了一种降低导流壳式离心泵关死点扬程的设计方法。     

离心泵叶片尾部结构优化设计对性能影响的研究

优化离心泵叶片结构是改善其性能参数的有效途径。叶片的尾部结构与泵内液体的流动状况存在一定关系,而泵内的流动状况很大程度上影响着离心泵的压强分布和空化性能。为进一步优化离心泵的空化性能,以一定数量的叶片为前提,优化泵内3种叶片的尾部结构进行泵内的流场计算和空化计算,以期得到抗空化性能更好的叶片结构。     

间隔式切割叶片对离心泵性能的影响

通过对离心泵性能试验及流场数值计算研究,发现间隔式切割叶片及整修切割的前缘,可提高离心泵的效率,拓宽高效率区,增大流量,改善汽蚀性能。     

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。     

叶片进口边形状对离心泵NPSH的影响

以ＩＳ１００－６５－２００型离心泵为研究对象，研究了三种不同叶片进口边形状对离心泵汽蚀性能的影响。     

叶片进口修缘对离心泵汽蚀性能影响的数值计算与试验研究

为了改善离心泵的汽蚀性能,根据经验,确定了两种叶片进口修缘形式。首先通过原型泵的外特性试验,确定了能量性能和汽蚀性能曲线。基于完整空化模型和混合流体两相流模型,对原型泵运行工况下叶轮内空化流动进行全流道数值计算。预测得到原型泵能量性能和汽蚀性能曲线,与试验曲线吻合良好;同时得到汽蚀发生过程中叶轮流道内空化发展的静态特征,与理论相符。故采用相同的数值分析方法对两种叶片进口修缘后的叶轮进行分析,分析表明：进口修缘后泵的汽蚀性能得到了提高,叶片进口工作面修缘形状越接近流线型,泵的汽蚀性能越好。对较好修缘形式的泵进行试验,得到其能量性能曲线和汽蚀性能曲线,数值分析与试验研究的曲线吻合,修缘后泵的临界汽蚀余量得到改善。研究结果对离心泵汽蚀改善的方法具有一定的指导意义。     

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。     

叶片数对离心泵叶轮失速特性影响研究

为研究叶片数对离心泵叶轮失速特性的影响,以4种不同叶片数的离心泵叶轮为研究对象,采用改进的亚格子模型(Sub-grid scale model,SGS)对叶轮的内部流场进行数值模拟,得到不同叶片数的失速团的运动规律,以及失速频率、失速团个数、转速等特性参数。研究表明,叶片数对叶轮内部失速团的类型有显著影响,当叶片数为偶数时,会发生"交替失速"流动现象;当叶片数为奇数时,会发生"旋转失速"流动现象。另外,叶片数对失速团特征参数也有一定影响。当发生"交替失速"时,叶片数增多,失速团的数量也随之增多,失速频率也随之变化,4叶片叶轮失速团的失速频率约是6叶片的2.4倍;而当发生"旋转失速"时,叶片数增多,失速团的数量也随之增多,转速也随之增大,7叶片叶轮失速团的转速约是5叶片的1.8倍,失速频率是它的3.8倍。     

离心泵叶轮主要几何参数与反作用度之间的关系研究

反作用度对离心泵叶片的形状有很大的影响,在离心泵叶轮的水力设计中应该予以考虑。基于反作用度的定义,建立了反作用度与离心泵叶片几何参数的关系;同时用数学方法论证了离心泵反作用度与叶片出口角之间的关系;在此基础上,探讨了比转速与反作用度的关系。分析表明:反作用度随比转速的增大而增大。考虑反作用度对叶轮流道的影响作用,将推导出的公式应用于离心泵的水力设计中,预估叶片进口角,以减小了冲角选取的盲目性。     

离心泵叶片修正对运行效率影响分析

离心泵被广泛应用于舰艇,是其能源的重要消费者。由于舰艇设备众多,所有设备的效率包括离心泵的效率都是非常重要的。文中介绍了一种提高离心泵效率的方法。当需要调整离心泵的扬程和流量时,泵制造商或者用户对叶轮进行修正是一种常见的做法。修正后的泵和初始泵基本类似,因为只改变了泵的一些参数,其他结构都没变。尽管如此,有效的相似性假设还需要一系列实验验证,文中修正了一个低比转速的离心泵并进行了测试。     

基于流场计算的螺旋离心泵叶轮静力学分析

为研究螺旋离心泵叶轮结构的振动特性,首先建立螺旋离心泵内部流场三维模型,对设计工况下的螺旋离心泵内流场进行了定常数值模拟,得到了叶片表面的压力载荷分布;建立叶轮有限元模型,以螺旋离心泵全流道三维定常数值模拟计算结果为基础,利用顺序耦合技术进行了有预应力的叶轮静应力分析和模态分析,结果表明:叶轮的最大应力出现在叶片进口的轮毂处,叶轮强度满足设计要求;叶轮最大的形变区域出现在叶片进口的轮缘处;叶轮的变形域随着频率的增加而增大;叶轮的各阶固有频率远大于泵的运行频率,因此在运行过程中不易发生共振现象。     

聚酰胺用于离心泵密封环的试验研究

通过对非金属材质的摩擦特性试验分析,提出了在一定的条件下采用填充聚酰胺材质制做离心泵密封环,可提高其使用寿命和减少摩擦功率的可行方案,并结合应用实例进行了分析。     

极低比转速叶轮内流体的流动分析和叶轮的设计

通过分析得出影响低比转速离心泵效率的主要原因是在叶轮出口存在二次流、边界层的分离等而引起的射流一尾迹结构并提出了改进的方法。实例表明文中提出的加大叶轮出口宽度,采用较大的叶片出口安放角,较大的叶片包角和叶片的线型前部采用较小曲率半径,后部分采用较大的曲率半径等叶轮设计方法能够设计出具有较高效率和较好性能的低比转速离心泵。     

固液两相流泵性能参数影响实验

在工业生产领域中,固液两相流泵是运用普遍的流体机械。泵的性能参数影响泵的效率与使用寿命,基于此,研究固液两相流的介质特性和泵结构参数对泵性能参数的影响,对测试系统中的硬件、软件系统、试验管路、关键仪器仪表的选择进行了设计搭建。利用由Lab VIEW与PLC组成的固液两相流泵性能参数的测试系统,完成固液两相流泵性能参数影响因素的判定。     

实验用离心泵叶轮内流场的PIV测量

离心泵叶轮内流场的流动规律直接影响泵的扬程、效率等外特性指标,利用PIV测试技术可以在不干扰流场的情况下,进行高精度的测量。在实验中,使用PIV测量技术测量了离心泵内部流场,得到了离心泵内的速度分布,初步掌握了离心泵在不同工作条件下内部的流动特性。     

螺旋离心泵叶轮背叶片对轴向力影响的数值分析

基于相对坐标系下的雷诺时均N-S方程和RNG k-湍流模型,采用非结构化混合网格技术和SIMPLEC算法,以清水为介质,对带有叶轮背叶片的80LN-6型螺旋离心泵进行全三维数值模拟。通过改变叶轮背叶片数目和宽度设计出6种不同螺旋离心泵叶轮方案,对各种方案下泵内流动进行数值模拟,获得螺旋离心泵叶轮无背叶片和不同背叶片数目及宽度下轴向力的变化趋势和规律。通过对外特性试验数据和CFD数值模拟数据对比,间接地验证了数值模拟方法的可靠性。并对6种不同螺旋离心泵叶轮方案模拟数据进行分析,结果表明,螺旋离心泵添加叶轮背叶片之后,轴向力大小发生变化,同时在不同方案中不同工况下轴向力方向也发生改变;背叶片数目、背叶片宽度对于平衡轴向力均存在最优值且对后腔及蜗壳内的压力分布有较大影响。     

开闭环型电液比例轴向变量柱塞泵的特性研究

从结构、控制原理和数学模型等3个方面对开环和闭环电液比例变量柱塞泵进行分析,比较二者的主要性能特点。对两种控制方式的变量柱塞泵进行了压力和流量的动静态特性实验,结果表明:闭环控制型电液比例变量柱塞泵比开环型控制特性更好、精度更高,更适合于高精度的系统。