锥形螺旋叶轮血泵全流场三维数值模拟与分析

利用计算计算机辅助设计（CAD）软件进行血泵的三维建模，应用计算流体力学（CFD）方法数值模拟血泵的全三维内流场。数值模拟采用的是非定常的三维N-S方程和基于非结构网格的有限体积法以及κ-ε湍流模型。对血泵的内流场进行了分析，对导流叶片的作用及其对内部流场的影响进行了讨论。所作研究对于锥形螺旋叶轮血泵叶轮和流道的优化设计具有指导意义。     

用数值模拟研究叶片数变化对离心挖泥泵性能的影响

采用计算流体动力学(CFD)软件,在双参考坐标系下,利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行数值离散模拟。选用Realizableκ-ε湍流模型、SIMPLEC方法求解,对2台离心挖泥泵在不同叶片数下的内部流场进行了叶轮和蜗壳的数值模拟,研究叶片数变化对挖泥泵性能的影响。当叶片数由3枚增加到4枚后,泵的扬程和效率都大幅提高,其中扬程提高了大约17%左右,轴功率提高了12%左右,效率提高了5%左右,该研究结果对挖泥泵设计人员具有一定参考价值。     

小粒径固液两相流在旋流泵内运动的数值模拟

为了分析旋流泵内固液流动特性,采用Eulerian多相流模型,扩展的标准κ-ε湍流方程与SIMPLEC算法,应用流体动力学软件FLUENT对旋流泵叶轮内固液两相湍流进行了数值模拟。分析了多种粒径及浓度条件下的固相体积浓度分布规律。在旋流泵叶轮固液两相流动中,固体颗粒还是主要集中于叶轮工作面,因而会加剧叶轮工作面磨损破坏速度。数值结果表明,泥沙颗粒直径变大以及泥沙浓度的加大都会使旋流泵扬程和效率下降,其中浓度的变化对扬程和效率的影响更明显。     

双流道泵内部流场数值模拟及性能预测

运用标准κ-ε湍流模式，在双参考系下利用有限控制体积法对臂诺平均Navier—Stokes方程进行数值离散，采用Simple方法求解，对一台双流道泵在不同工况下的内部流动进行了三维数值模拟。根据数值计算的结果分析了泵叶轮和蜗壳内的速度分布和压力分布，并将泵的扬程和效率的计算值与试验值进行了比较．获得了满意的结果。     

船用挖泥泵内部流动研究

采用数值计算方法研究船用挖泥泵内部三维粘性流动特性。计算模型建立在N-S方程基础上，采用Real-izable k-ε紊流模型，该紊流模型在具有较高主流剪切率、较大曲率的壁面或有流动分离的情况都能得到相当精确的计算结果，并且计算所得叶轮能量特性和实际运行结果相当吻合。在流场计算的基础上，利用压力、速度矢量分布团等处理手段显示内部流场，分析在不同工况下流道的内部流态，研究挖泥泵流道内部的流动规律，对机组的各项性能做出合理的判断。     

基于ANSYS／FLOTRAN CFD的碱泵设计与试验

应用ANsys／FLOTRAN CFD软件,对碱泵叶轮内三维湍流进行了数值模拟,分析了叶轮流道内流场分布规律,得出双“S”形叶轮宽流道有利于粘性介质输送的结论。采用加大流量系数法,分析叶轮各几何参数对泵的通过性能和效率的影响,并提出水力设计方法。试验结果表明,双“S”形叶轮碱泵流量一扬程曲线平稳,无驼峰,满足设计要求,为小流量超低此转速用于输送高温,强腐蚀、黏性介质泵的设计提供了设计参考。     

复合叶轮离心泵的全三维湍流数值模拟

本文使用FLUENT软件选用多重参考坐标系及标准κ-ε湍流模型，模拟计算具有长短叶片叶轮的离心泵的全三维流场，计算包括吸入管、叶轮、泵壳及出水管在内的整个离心泵系统。计算结果显示。在叶轮的大部分长短叶片的通道内，射流区偏向于叶片背面，尾迹区则位于叶片工作面出口附近。泵叶轮各通道的流量、流速及压力等流动参数的分布表现出明显的非对称性，流动参数的数值大小与叶轮、泵壳的相对位置密切相关。本文还将泵性能的预测值与实测值作了对比以验证计算结果。     

基于CFX的导叶与叶片间距对泵装置性能改变的研究

基于CFX采用数值模拟方法计算轴流泵导叶进口边与叶轮叶片出口边的平行间距S的变化对泵装置性能的影响。在质量守恒定理和动量守恒定理的基础上,应用Navier-Stoke方程和标准k-ε湍流模型,通过对轴流泵全流道三维湍流数值模拟,求解了导叶出口处的速度场和压力场。分析了S=9mm,S=12mm,S=15mm 3种情况下,流量、扬程、功率和效率的关系,研究了轴流泵导叶进口边与叶轮叶片出口边的平行间距的变化对泵装置性能的影响。     

双流道泵的三维实体造型与数值模拟

本文从双流道泵的二维水力设计出发,利用参数化的绘图软件Pro/E Widefire实现了双流道泵叶轮的三维实体造型,并在三维造型的基础上,建立流动控制方程,设定计算区域及边界条件,对其内部三维不可压湍流场进行数值模拟。研究结果表明,在双流道泵三维造型基础上进行数值模拟可以很好地检验水力设计的优劣,预测其性能。     

离心油泵的CFD数值模拟

利用数值流体动力学CFD(computational fluid dynamics)商业软件Fluent对高速离心油泵叶轮内部的定常三维湍流进行了全流道数值模拟,以研究其内部流动规律。数值计算基于Reynolds时均N-S方程,采用了标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法。由于计算域由转动的叶轮和固定的蜗壳组成,使用了多重参考坐标系(MRF)把旋转区域和静止区域分开。计算得到了叶片吸力面和压力面等值线图、叶轮全流道截面(z=0)压力分布云图、叶轮全流道截面(z=0)相对速度矢量图;并对叶轮小流量工况和大流量工况进行计算。根据计算的数据对泵的外特性进行预估,给出了泵的扬程流量特性曲线、功率流量特性曲线。计算结果有助于深入了解叶轮的内部流动机理,指导叶轮的水力设计。     

高低叶片对旋流泵性能影响的研究

通过对旋流泵内部流道进行三维造型,利用雷诺时均方程、双方程湍流模型并结合SIM-PLEC算法对旋流泵内部三维不可压缩湍流场进行数值模拟,得出旋流泵内部的压力分布。通过对三种不同高度差的弯曲叶片模拟结果进行对比,发现高低叶片能够改善旋流泵水力性能。在模拟的基础上进行了试验研究,结果表明：模拟结果是正确的;高低叶片能够减小水力损失,提高旋流泵的扬程和效率;3种叶轮中,2个对称分布叶片比其余4个叶片高的叶轮的水力性能最好,效率提高约3%。     

离心式叶片泵内三维流场的数值模拟

利用Fluent软件数值模拟了叶轮机械内的三维流动，计算了离心式叶片泵内的速度矢量、压力值和湍流强度。通过数值模拟结果来看，数值模拟方法能真实反映叶轮内部的复杂流动，为叶轮机械的设计和改进提供了理论依据。     

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。     

多级离心泵三维流场数值模拟及性能预测

应用CFX软件及标准k-ε湍流模型和多参考坐标系,实现了冲压式多级离心泵任意一整级(包括叶轮、导叶及泵体)的全三维流场的数值模拟。通过分析冲压泵内流场的压力分布和流速分布,进而计算出泵的特性曲线,并与实验性能曲线进行验证,为冲压泵的优化设计提供参考。     

斜轴伸泵装置水动力数值计算与模型试验

为研究斜轴伸泵装置的水动力特性,基于ANSYS CFX软件采用RNG k-ε湍流模型和可伸缩壁面函数对泵装置进行三维粘性湍流定常数值计算,计算区域包括叶轮、导叶和进、出水流道,共计算包括设计工况在内的9个工况点。计算结果揭示出该泵装置的内部流动特性,分析在叶轮旋转条件下斜15°进水流道出口断面的水力性能及其对叶轮进口断面相对高度位置的影响和叶轮受水流作用力的分布规律,并探讨水力矩的变化规律及翼型附近的相对流速分布,给出参考的叶轮名义安装高度取值范围(0.7～0.9)D。通过数值计算预测了模型泵装置的水力性能并与物理模型试验结果进行对比,预测的效率值和试验值最大绝对误差为5.01%,最优工况与设计工况时扬程的相对误差、效率的绝对误差均在3.5%以内。     

基于CFD的冲压式多级离心泵性能预测

应用FLUENT软件及标准κ-ε湍流模型和多参考坐标系,实现了冲压式多级离心泵任意一整级（包括叶轮、导叶及泵体）的全三维流场的数值模拟。通过分析冲压泵内流场的压力分布和流速分布,计算出泵的特性曲线,并与实验性能曲线进行对比验证,为冲压泵的优化设计提供参考。     

大型挖泥泵叶轮铸造缺陷分析及对策

正我公司是生产挖泥泵的专业厂家,有多年的制造经验,大型挖泥泵叶轮结构复杂,铸造难度较大,容易出现多种铸造缺陷,我们通过对造成各种缺陷原因的详细分析,找到了提高叶轮铸造质量的办法,使我公司生产的大型挖泥泵叶轮铸件合格率达到95%以上。下面以典型的叶轮铸件为例,阐述铸造缺陷分析及对策1.叶轮轴头冒口和盖板处冒口颈的缩孔与缩松轴头冒口出现缩孔、缩松的主要原因:通常轴头的壁厚在200mm左右,热节较大,从而需要更多的铁液进行补缩,而实际生产中往往由于设计的冒     

磁悬浮血泵流场分析与结构优化

在满足血泵出口压力的前提下,磁悬浮人工心脏血泵装置的发展主要趋向于小型化和轻型化,并具有良好的血液兼容性和流动性。基于流体动力学分析软件,通过设置血液流场边界条件,采用k-ε湍流模型,对血液流道进行三维建模,同时开展磁悬浮血泵内部流场的数值模拟仿真,分析血泵的速度场和压力场,探索叶轮参数对血泵扬程的影响。结果表明,5片叶片的叶轮压差较低,在相同叶片数下流道扩散角为58°时血泵的压差最高。     

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。     

非设计工况下斜流泵叶轮进出口环量变化分析

基于RNG k-ε湍流模型对斜流泵内部三维流场进行了数值计算,重点针对非设计工况下的斜流泵叶轮进出口环量分布特征进行了分析。研究结果显示,在设计点附近的叶轮进口环量受叶片进口边影响较大,不同采样线的环量分布具有一定差异,小流量工况下受到叶轮进口回流的影响,不同采样线的环量分布趋于一致。叶轮出口环量分布受采样线位置影响较小,在设计流量点时,叶轮出口呈等环量分布。在小流量工况点,受到叶轮出口回流的影响,叶轮出口外缘处的环量数值显著增大。通过研究还发现,从叶轮出口流道通过轮毂一侧回流进入叶轮的流体微团具有与叶轮旋转方向相反的圆周速度分量,其环量数值甚至低于同工况下的叶轮进口环量值。