叶轮前盖板背叶片设计实践和应用分析

以某种离心泵叶轮前盖板背叶片设计实践为例，结合用户现场的实际应用情况，对其作用原理及应用效果进行分析，探讨叶轮前盖板背叶片设置的合理性。     

混流式核主泵叶轮叶片厚度分布规律对能量性能的影响

采用数值计算方法,开展混流式核主泵叶轮叶片自前盖板至后盖板方向厚度分布规律对能量性能影响的研究。通过对5种具有不同厚度分布规律叶片的叶轮进行比较分析,探索最佳叶片厚度比值和其对叶片表面静压力分布规律的影响。结果表明:当叶片后盖板处厚度与前盖板处厚度比值L=1.5时,叶轮的水力效率达到最高,当L=1.25时叶片做功能力低,叶轮内能量损失大,水力效率较低;在小流量工况下,随着比值L的增加,相同流量下扬程和水力效率都随之升高;在大流量工况下,扬程和水力效率都随着L的增大而降低;叶轮流道内压能沿着前盖板至后盖板方向增大并且最大压能位置向中间移动。     

双吸泵空化性能改进

针对某一比转速n_s=100的双吸泵在实际运行中叶轮严重磨损的情况,研究以时均N-S方程和RNG k-ε模型为基础,应用CFD软件对其进行空化模拟计算及优化改进。计算结果表明:叶片表面空化发生区域与现场运行叶轮出现蜂窝孔的位置较为吻合;加大叶轮入口直径及前盖板半径、延伸叶片进口至叶轮入口附近、调整叶片进口形状微拱起、增加叶片数等可在一定程度上改变叶轮入口水流流态,抑制空化的发生与发展,从而减轻对叶轮的空蚀破坏。该研究具有一定的工程实用价值。     

高压除鳞泵叶轮设计分析

针对两种约束条件(叶轮内孔、键侧面)、两种叶轮盖板厚度(7.5mm、10mm),对高压除鳞泵叶轮进行了设计分析.对分析输出加以比较后得出:几种情况下叶轮均有充裕的安全系数,且约束条件为叶轮内孔时,叶轮的安全系数较大,对于两种叶轮盖板厚度,分析输出相差不大,经验设计值7.5mm可行;应力最大值通常位于叶片进口及稍后部位与前、后盖板的相交处.     

铆接叶轮的模态和离心力分析

采用hypermesh有限元软件,对由叶片与前后盖板及轮毂构成且各部件间采用铆钉连接的叶轮,分别进行模态分析和施加离心力的应力分析。得出叶轮受离心力作用的von Mise应力和铆钉所受剪切力,在叶片与前盖板处和后盖板与轮毂连接处铆钉受较大剪切力。     

几何参数对离心叶轮强度和气动性能影响的研究

使用有限元计算软件和内部流场计算软件对所设计的几个具有不同几何尺寸的离心压气机叶轮的强度和气动性能进行了计算。结果表明反弯叶片可降低叶轮出口处叶片根部附近的应力,但会造成叶片根部前缘区域应力集中,且反弯叶轮的气动性能和原型叶轮差别不大。前倾叶片能在很大程度上降低叶轮出口处叶片根部应力,前倾角越大出口叶根处应力减小越多;随前倾角增大,叶轮气动性能恶化程度加剧;叶轮的背盘形状对叶轮的应力影响较大,尤其是出口处的背盘厚度对出口处叶片根部区域的应力起主因作用。研究得出叶片几何及背盘形状因素对叶轮应力分布的影响规律,另外还得到了叶片几何形状对气动性能的影响规律,这些工作为叶轮的多学科优化设计提供良好的基础。     

铆接叶轮的模态和离心力分析

采用hypermesh有限元软件,对由叶片与前后盖板及轮毂构成且各部件间采用铆钉联接的叶轮,分别进行模态分析和施加离心力的应力分析。计算叶轮受离心力作用的von Mise应力和铆钉所受剪切力,得到在叶片与前盖板处以及后盖板与轮毂链接处,铆钉所受的剪切力较大。     

叶片扭曲对离心泵叶轮水力性能的影响

在分析离心泵叶轮结构特点的基础上,考虑不锈钢叶轮的冲压及焊接工艺等方面,采用了带有锥度的前盖板和S形的扭曲叶片,并研究了离心泵冲压焊接扭曲叶轮水力设计方法.通过CFD对比了扭曲叶片和直叶片表面静压分布规律,结果表明在小流量工况时非设计工况下,直叶片进口背面有明显的负压区,很容易发生汽蚀.采用扭曲叶轮设计方法,在相同条件下泵的扬程提高了1m,效率提高了2%.     

基于CAD-CREO的离心泵叶轮三维造型新方法

鉴于高比转速离心泵叶轮扭曲的叶片曲面给其三维造型带来的困难,本文结合CAD强大的二维绘图能力与CREO强大的曲面造型功能,能高效、准确地实现离心泵叶轮三维造型。以叶轮水力图为基础,在CAD软件中,参考叶片工作面与背面坐标数值分别绘制叶片轴面截线,并对数据有误的个别点进行调改,以保证轴面截线的光滑性;将CAD截线导入至CREO软件中便可精准、快速完成叶轮三维造型。为了实现三维造型的精准性,需将叶片曲面前盖板、后盖板、出口边分别延伸2～3 mm,再采用合并曲面的方法对叶片前盖板、后盖板及出水边进行修型,进而绘制精准的叶片空间曲面,有效解决了在CREO软件中利用水力图上点的坐标数据直接生成叶轮叶片截线而导致的曲面凹凸不平、绘图速度低效的问题。且在CREO软件中,能够通过导入、替换CAD轴面截线更加快速地实现一个新的叶轮整体造型,为叶轮内部流动、受力载荷数值模拟以及模具数控加工带来了极大方便。     

论叶轮设计对离心水泵性能的影响

叶轮的功用是将水泵的机械能传递给液体,使液体的压力能和动能均有所提高,叶轮一般由盖板、叶片、轮毂所组成。水泵性能的高低好坏大部分取决于叶轮的设计,包括叶轮直径大小的计算,叶轮进口的设计、叶片进口的设计、叶片的数量,叶轮的成型、叶轮进口及出水口的角度、叶轮流道宽度等。     

考虑叶轮与蜗壳间隙的风机多因素正交优化设计

为了探究叶轮与蜗壳的上盖板间隙、下盖板间隙改变对风机性能的影响,分析风机性能改善的内部流场机理,获得静压效率更高的风机,将正交试验设计方法、CFD技术和试验验证等相结合,发展了一种基于正交试验设计方法和CFD技术的离心风机优化方法,并将该方法应用于某工业离心风机的优化设计;将叶轮与蜗壳的上盖板间隙、下盖板间隙和叶片前安装角作为3个独立因素,以静压效率为优化目标,基于该优化方法,对原风机进行多因素多水平的正交试验优化设计。结果表明,优化后风机的静压效率为77.29%,对比原风机静压效率提高了2.54%;叶轮与蜗壳上间隙对风机静压效率影响较大,优化后风机的湍流强度明显降低,二次流损失减小,风机气动性提高。     

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。     

FGD系统中浆液循环泵失效说明及改进

FGD浆液循环泵在运行一段时间后,伴有噪声和振动。拆解后发现盖板表面出现磨痕且相对粗糙度较高而叶片遭到严重的破坏。通过对FGD浆液循环泵失效原因进行分析,结果表明,叶轮前后盖板失效的原因是由晶界腐蚀及磨损所造成的;叶片失效的主要原因是由于蜗壳和密封环在磨损的作用下间隙增大,导致泄漏量变大,泵在大流量工况下运行,产生汽蚀破坏所造成的。根据分析结果提出了改进方案,使用一段时间后,叶轮盖板和叶片损坏不明显,达到了预期效果。     

氧化铝用LC泥浆泵叶轮的国产化

介绍了ＬＣ泥浆泵叶轮的结构特点，进行了叶轮盖板的强度和叶片厚度的校核，阐明了叶轮材料的选择、加工和使用运行情况。     

低比转速离心泵叶轮的设计

通过对叶轮内液流流动分析 ,提出了减小叶轮出口射流——尾流结构的措施。为减小圆盘摩擦损失 ,对叶轮结构采取了适量车削前后盖板、周向修圆叶片的方法。     

用背叶片平衡多级离心泵轴向力的试验研究

设计了多级多出口离心泵轴向力测试装置,对泵的轴向力进行测试.通过改变叶轮背叶片尺寸,研究叶轮背叶片尺寸对泵轴向力的影响.     

离心泵叶轮的受力变形有限元分析

为了得到低比转速离心泵叶轮内的应力和变形规律,找到最大应力点和最大变形位置,在ANSYS中对叶轮所受的离心力、流道介质压力、圆盘摩擦力、前后盖板压力及其耦合作用的情况进行受力变形分析;结果证明前后盖板的受力变形完全不同;介质压力作用下叶轮产生的应力和变形最大,最大应力出现在叶轮出口叶片与前后盖板的交界处,属于应力集中点;圆盘摩擦力较其他载荷对叶轮受力变形产生的影响较小;以上研究结果有助于预测叶轮的变形规律,对叶轮的形状设计具有重要意义.     

叶轮进口参数对立式泵汽蚀性能的影响

以立式自吸泵为研究对象，针对自吸泵的高抗汽蚀性能要求，通过数值模拟、样机试验验证的方法，探究叶轮进口参数对叶轮抗汽蚀性能的影响。研究表明：适当增大叶轮进口直径能有效提高立式泵抗汽蚀性能；增大叶轮前盖板半径有利于立式泵抗汽蚀性能；叶片进口宽度直接影响立式泵抗汽蚀性能。试验结果表明，文中所用设计方法可为立式自吸泵的水力设计提供参考。     

背叶片在离心泵和混流泵叶轮上的应用

通过对离心泵和混流泵叶轮背叶片的作用做的分析,根据不同的应用情况阐述其作用。     

冲压泵叶轮叶片与盖板间间隙对泵性能的影响

采用CFD数值模拟和试验研究相结合的方法,对冲压泵叶轮叶片与盖板间焊接间隙与泵水力性能的关系进行了研究,针对五种不同焊接间隙值对叶轮内部流动特性及水力性能的影响开展了深入研究.研究结果表明:随着叶片与盖板间间隙值的增大,叶轮出口到导叶出口的整体静压值不断降低,叶轮增压作用下降,叶轮各流道间出现窜流和二次回流,泵的水力性能也不断下降.当间隙值δ=1mm时,扬程和效率下降最大,分别为2.13m和13.7％.研究结果对产品的设计与制造具有一定的指导意义.