基于CAD和CFD技术的高效叶片泵流场仿真与优化分析

为了提高高效节能叶片泵的设计效率和降低实际工况的不确定性产生的"无效能耗",基于CAD和CFD技术,对高效叶片泵流场进行仿真与优化分析.以SS300-560型离心泵为对象,采用Pro/E和Fluent软件分别建立了高效叶片泵三维造型和CFD模型,结合实际条件仿真分析了叶轮内部流动的压力场和速度场,明确了具体叶型产生的局部湍流及汽蚀现象;建立了以离心泵效率最大、汽蚀余量最小为目标,以无驼峰曲线和无过载为约束的多目标函数优化模型,采用遗传算法对叶轮设计参数进行求解,提高了泵体效率并降低了汽蚀余量.     

中低比转速率心泵叶轮几何参数优化

中低比转速离心泵效率普遍不高,主要因素是泵的圆盘摩擦损失过大,而圆盘摩擦损失又和叶轮直径的五次方成正比,针对这一特点,提出了以减少泵的圆盘摩擦损失为目的方法,即以叶轮直径最小为目标函数,综合考虑叶轮进口直径、叶轮叶片进出口安放角,叶轮叶片数等设计变量,建立相应的数学模型,通过优化计算,获得满足一定扬程和流量的上述参数的最优组合,从而提高中低比转数离心泵的效率,缩短泵的设计周期。     

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.     

低比转数高速复合叶轮离心泵的优化设计分析

本文根据多年对低比转数高速复合叶轮离心泵的设计和实践，建立了其性能预测的数学模型，并在该模型的基础上提出了以效率为目标函数、以抗汽蚀性能和工作稳定性为约束条件的优化设计方法，对两台比转数为２１和４３的高速复合叶轮离心泵进行了试验验证，表明了本文提出的性能预测模型和优化设计方法是合理可行的．     

基于正交设计的气液混输泵增压单元优化设计

以自主研制的第三代YQH-100气液混输泵增压单元为优化对象,以混输泵相对扬程及效率为优化目标,采用正交实验设计方法设计优化方案,利用FLUENT软件对部分实验方案进行数值计算,预测混输泵的相对扬程和效率.针对数值模拟计算量大等问题,分别采用BP神经网络及GRNN网络建立目标函数与优化变量间的复杂响应关系.预测结果表明...     

离心泵叶轮的优化设计

论述了以泵的能量损失最小为目标函数,以叶轮叶片出口宽度,出口角,直径为设计变量的泵叶轮的优化设计模型及优化计算方法。通过优化,获得了满足一定扬程和流量的最优参数组合。     

无除氧器系统汽动给水泵的运行特性分析

针对改造有除氧器热力系统为无除氧器热力系统时可能对给水泵所产生的安全给水量温度和汽蚀度的影响进行了分析,强调对无除氧器热力系统给水泵工作状态进行监测的必要,并以ＩＴＨ－１５００－３５０－１型汽动给水泵泵壳热应力和给水温度变化率的实验为例,通过对其汽蚀特性分析得出汽蚀余量与汽蚀度,汽蚀度与给水泵转速,流量的数学模型,提出对汽动给水泵运行可靠性的监测方法。     

离心泵叶轮的优化设计模型

论述了以泵的能量损失最小为目标函数,以叶轮叶片出口宽度、出口角、直径、叶片数、进口直径、进口角、进口宽度为设计变量的泵叶轮的优化设计模型及优化计算方法．     

离心泵的空化流数值模拟与空化余量预测

空化余量是泵非常重要的性能指标之一,目前主要依靠试验来确定。如何在离心泵设计过程中较为准确地预测出必须的空化余量对优化设计和提高运行稳定性等方面十分重要。针对离心泵运行过程中发生空化时的流动特点,基于Rayleigh—Plesset方程来描述空泡生长和溃灭过程的空泡动力学模型,采用混合空化两相流模型和三维全流道两相流流动数值模拟技术,探索通过数值试验来预测空化余量的方法。对一低比转速离心泵进行全流道空化流数值模拟,通过改变NPSHa来模拟试验工况,数值模拟预测出各模拟试验工况下的扬程、叶片表面压力分布、叶片表面空化发生区域以及流道内空泡体积率分布,从而预测该泵的NPSHr,其预测结果与试验值的误差小于10％。     

T型管液压成形加载路径自适应多目标优化

为解决静态代理模型非线性结构优化效率、精度低的问题,采用最小二乘支持向量回归机(LSSVR)模型进行T型管液压成形加载路径自适应多目标优化研究.用一个数值算例说明本文方法的有效性,以管与背压冲头的接触面积最大及管的最大减薄率最小为优化目标,以接触面积大于对标仿真值、最大减薄率小于实验值、高度大于实验值为约束条件进行多目标优化设计.采用拉丁超立方体设计构造初始支持向量回归模型,用自适应法将每次迭代中获得的额外取样点添加到重建的支持向量回归机模型,得到帕累托最优解集.用理想点法,选择一个最优妥协解以供工程师选用.在成形高度没有变差的情况下,自适应多目标优化结果的管与被压冲头接触面积比实验值提高了32.42%,最小厚度比实验值增加了14.97%.表明自适应迭代LSSVR模型能够在少量样本下保证优化设计精度和计算效率.     

水泵在不同转速下NPSHr换算关系

本文根据ISO3555—1977规定方法确定泵的NPSHr值,对不同比转速的泵进行了不同转速的汽蚀试验。实验数据经数理统计处理,得出不同转速下NPSHr的换算关系,新的关系式与现行的换算关系有较大的区别,作者对这种区别进行了理论分析。     

多级离心泵内部间隙流动与泄漏损失

为研究多级离心泵前后密封口环对整体水力性能和容积损失的影响,以某高压离心泵为分析模型,建立叶轮、导叶和密封环一体化的整体模型并进行了三维流场模拟,得到不同工况下多级泵的水力性能和口环间隙泄漏量,分析间隙内的流场结构.结果表明,考虑环形间隙结构的全模型性能预测结果与试验值取得较好的一致,在设计点附近的泄漏量预测值与经验公式计算结果接近.高压多级离心泵内部泄漏损失对性能存在明显的影响,间隙内的回流和叶片出口处的损失随流量增加而减小,相反地,叶轮入口处的损失因流量和间隙泄漏量增加而增大.     

注水系统效率影响因素分析与对策

注水系统效率是一项反映油田注水系统地面工程综合性经济技术指标,注水系统效率的高低直接影响着原油生产能耗的高低。从目前的情况来看,影响注水站效率的原因:一是小排量离心泵机组效率低;二是设备设计能力与实际生产能力不匹配,设备运行工况达不到较好的水平。在管网效率方面,受到了阀控损失影响和管线压降损失影响。针对这种情况,提出解决方案:一是将离心泵机组更换为柱塞泵机组;二是进行注水泵拆级改造;三是实施分压注水调整改造,降低阀控损失;四是实施注水管网改造,减少管道摩擦阻力损失;五是实现污水就地回注或回罐,降低输水能耗。     

液体黏度对旋流泵性能和流动的影响

采用计算流体力学方法研究比转速为76的定型产品32WB8-12型电机直联旋流泵输送水和不同黏度黏油时的水力性能和内部流动,分析液体黏度对性能曲线、泵水力损失、泵腔内部液体平均旋转角速度的变化,给出3个工况下流量、扬程、效率和叶轮圆盘摩擦损失修正系数与叶轮雷诺数的定量关系式,并与离心泵输送黏油试验数据和现有修正系数换算方法进行详细对比。结果表明:与离心泵相比,旋流泵的叶轮圆盘摩擦损失占轴功率的百分比最多为5%,属低叶轮圆盘摩擦损失泵;液体黏度对流量和效率修正系数影响较小,对扬程修正修正系数影响较大;当叶轮雷诺数不低于1×104时,旋流泵可维持较佳水力性能,适合输送黏度较高的液体;泵腔内存在环流涡,其位置和大小、液体平均角速度大小同黏度有关。     

相似定律在日制6WTB─142型离心泵上的应用

在日制６ＷＴＢ─１４２型离心泵上，应用泵的相似定理说明用切削泵叶轮外径的方法可降低泵的损失、减少能耗、提高效率。     

离心泵实际工况调节的研究

通过分析离心泵定速特性曲线以及管路特性曲线,提出三种调节离心泵实际工况的方法,对离心泵的实际操作和使用有参考意义。     

基于水力损失计算的离心泵叶轮叶片出口安放角选择方法

为提高离心泵的效率,在泵叶轮内水力损失计算的基础上,通过推导建立叶轮水力效率和流量、转速、叶片数、比转速、出口安放角及叶轮设计系数的函数关系。据此关系,针对一台Q=100 m3/h、H=34 m、n=2 900 r/min的泵,编写性能预测程序,得出不同叶片数、不同k₀取值下的叶片出口安放角和水力效率的关系,可知当叶片数Z=5、β₂=29°、k₀=4.2时,叶轮水力效率最高。按设计参数设计叶轮,并构建叶轮和蜗壳模型,利用FULENT软件对其内部流场进行数值模拟,得出在设计参数下泵的水力效率达到89.43%,证明了用所提出的方法可以设计出高效的离心泵叶轮。     

三单元分级加速高压离心泵研究

目前,在国内外采用不同比转数分级加速高压离心泵的理论研究和应用没有资料可查。本文初步探讨不同比转数分级加速高压离心泵理论和应用。不同比转数分级加速高压离心泵是一种创新的离心泵原理及结构,它克服了多级高压离心泵、高速离心泵的弱点,把3个不同比转速的工作叶轮有机结合在一起,通过不同的工作转速分单元逐级提高流体的机械能,充分利用各单元工作叶轮提供的能量,有效提高泵的工作效率,使泵能够输出高压大流量的流体。同时泵的轴向力由3个单元分担,可有效提高泵工作的可靠性和稳定性。     

离心式水泵性能参数的估算

在不知道离心式水泵性能参数的情况下,通过测得其几何尺寸,并利用离心式水泵的基本理论,估算水泵的性能参数,从而更有效地利用该设备。