用CFD数值计算预测多级离心泵性能

利用CFD软件F1uent6．0对MD40—6．3多级泵的叶轮与导叶内部流场进行了数值计算，根据计算的数据预测该泵一单级的能量特性曲线，并与实验数据进行了比较。结果表明：在设计工况附近，预测值与实验值吻合较好，在其它工况点，特别是小流量工况点，误差较大。     

多级泵内部流场的三维数值模拟及性能预测

利用CFD软件Fluent对多级导叶式清水离心泵的内部流场进行了数值模拟,得出了叶轮及导叶内部流道的速度和压力分布规律,并发现了叶轮进口回流,出口的二次流动特征等叶轮内部流动的细节,导叶出口区产生了一个低压区等流动特征。然后根据自编计算软件利用计算得到的速度场数据计算出泵的扬程、功率、效率和流量之间的关系曲线,并与试验数据进行了比较。结果表明:在设计工况附近,预测值与试验值吻合较好,在其它工况点,特别是小流量工况点,误差较大。     

基于两工况优化离心泵

基于离心泵基本理论，提出一种基于两个工况点的针对离心泵的优化方法，使离心泵在保证设计工况点扬程以及效率不受影响的情况下，优化另一工况点的扬程与效率。利用离心泵的基本原理，理论扬程-流量计算公式和扬程-流量计算公式，针对计算离心泵的两个几何参数：离心泵进口直径D1以及出口处叶片与盖板的夹角λ2,推导得到基于两个工况点的计算式。又采用m91-50型离心泵进行两工况优化设计方法验证，根据推导得到的两项离心泵几何参数计算式计算得到的离心泵进口直径和出口处叶片与盖板的夹角，建立新叶轮与原蜗壳并且建立三维模型。利用ICEM软件进行网格划分，CFX进行数值模拟，得到该离心泵在两工况点下的数值模拟结果。根据得到的仿真模拟结果，经过优化的叶轮在两工况点的扬程误差在4.7%和3.7%,误差均在5%之间，证明了该优化方法的可行性。     

低比转速离心泵叶轮内三维流场PIV试验及数值仿真

为研究低比转速离心泵内部流场分布情况，借助于PIV试验，结合数值仿真方法对一台叶轮直径为187 mm、比转速为70的离心泵叶轮通道流场进行了测量及数值模拟计算。为对比不同湍流模型计算结果的可信度，分别采用Standard k-ε模型、RNG k-ε模型、SST k-ω模型进行计算，并将流场计算结果与PIV试验结果进行了对比。研究结果表明：在小流量工况下，叶轮通道内速度分布较不均匀，在通道后半区域靠近叶片工作面存在明显的低速区，叶片背面的中前部区域附近出现高速区；随着流量增大，叶轮通道内部速度分布渐趋均匀，水流出口角增加。三个湍流模型计算结果与试验结果吻合较好，尤其是对低速区的模拟较好。对比三个不同的湍流模型，在小流量工况及设计流量工况下，RNG k-ε模型计算结果与试验值更为接近；在大流量工况下，Standard k-ε模型计算结果与试验值吻合更好。对比离心泵整体性能表现，扬程、效率计算结果均远高于试验测量值。     

离心泵径向力的数值模拟与实验研究

在泵装置设计中,径向力的大小一直是人们所关心的问题。基于Fluent流体商用软件对一种离心泵的内流场进行数值模拟。比较径向力数值模拟结果与实验值,发现最大误差为8.1%,误差在设计流量工况下最小,测量精度最高,并且各流量工况下平均误差为4.34%,证明数值模拟预测离心泵的径向力是可行的。将离心泵数值模拟与实验的流量扬程曲线进行对比,趋势比较一致,误差不超过8.3%。在此基础上根据提出的径向力计算模型计算出泵在各流量工况下径向力的大小和方向。针对离心泵内部结构特征研制了一种径向力测量装置,开展径向力测量试验,得到了各工况下径向力的大小。     

湍流模型对高压比离心压缩机气动性能及流场结构影响的数值研究

为研究不同湍流模型对压缩机总体性能及内部流场数值模拟结果的影响,本文采用3个高雷诺数湍流模型和1个低雷诺数湍流模型对Krain实验研究的离心叶轮和等面积无叶扩压器进行三维定常流场计算,并与相应的实验结果进行对比。研究结果表明,4种湍流模型的数值模拟结果与实验结果均存在差异,这一差异与流量和转速有关。在高转速、小流量工况下,湍流模型对数值模拟结果的影响更为显著。数值模拟预测到的失速流量均与实验值差别较大。而从流场和总体性能两方面来看,与高雷诺数湍流模型相比,低雷诺数湍流模型的模拟精度更高,在设计工况附近区域,数值模拟的效率与实验符合良好。     

非定常大涡模拟下混流泵叶轮的轴向力研究

为研究导叶式混流泵的轴向力,建立了导叶式混流泵内全三维流道模型,基于非定常大涡模拟亚格子尺度模型与滑移网格技术,对不同工况下的混流泵进行了数值模拟和性能预测,并将非定常方法计算值、定常方法计算值、经验公式估计值与试验值进行比较分析。结果表明:非定常方法计算得到的叶轮轴向力变化规律与试验和经验公式计算得到的轴向力变化规律更接近;在设计工况附近,定常和非定常方法计算得到的混流泵叶轮轴向力的数值与试验值的相对误差均约为10%;在小流量及大流量工况下,定常方法的计算值与试验值的相对误差约为30%,非定常方法的计算值与试验值的相对误差在10%之内。因此,非定常模拟方法可以更准确地预测混流泵的轴向力。     

小比转数离心风机气动设计流量的选择

结合风机性能数值预估与实测数据,分析了3个小比转数离心风机系列的气动设计,发现最佳效率工况点流量均向大流量区有较大偏移。根据数值试验,适当减少原定的设计流量值,得到最佳效率点的流量值和原设计流量值吻合,并且性能良好。     

浅谈矿井排水机械设备的优化设计

结合实际就矿井排水设备的设计要素进行分析,对设备的排水管径、水泵工况点效率、工况点流量、允许吸水高度、工况点扬程及管路效率等因素与总体费用之间的关系进行确定,进而得出全年排水电耗及允许吸水高度与流量的相关性,并在矿井排水设备的设计中对允许的最大流量进行探讨,对设备的最大排水管径进行计算,最终在理论上达到了费用最低的设计目标,从而确定了矿井排水设备的选型优化设计方法。     

关于蒸汽流量测量的校正

本文从节流件流量测量计算公式,导出偏离额定工况时的实际蒸汽流量的修正计算公式。进而由热工计算解析式,提出流量测量校正器的设计框图。对于方便、准确地进行热平衡计算,尤其对蒸汽流量工业测量仪表的改进更新设计和运用有一定参考值值。     

平板闸门淹没出流流量的实验研究

搭建了一个水力学的实验模型,并对平板闸孔淹没出流的流量进行了实验,利用理论分析方法分析了平板闸门在淹没出流的流态下的流量计算公式,得出了淹没出流流量值主要与流量系数有关。为了对其流量系数进行研究分析,以常用的3种淹没出流流量系数的计算公式计算出流量,将计算得出的3种理论流量值分别与实验测得的流量值进行对比,得出了最优的计算方法,为工程应用中淹没流量系数计算公式的选择提供了实验依据。     

汽车起重机伸缩臂滑块作用处局部应力的计算

本文介绍汽车起重机箱形伸缩臂滑块作用处盖板局部应力计算的解析法。提出了三种受力情况的简支板的挠度和弯矩表达式，并结合长江起重机厂的ＱＹ１２５型汽车起重机进行了计算，给出了计算值与试验工况下局部应力测量值的对比曲线，提出了箱形梁盖板上的计算最大应力点位于滑块内侧边缘的中点位置上。     

核级套筒式调节阀的流量特性

为了提高核级套筒式调节阀小开度抗堵塞能力与大开度时的介质流通能力,设计了具有两个大窗口和两个小窗口的套筒,并采用仿真与实验相结合的方式研究了套筒式调节阀的流量特性。首先,基于工况参数设计了套筒窗口。然后,采用计算流体力学软件分析了不同开度下阀内流体流动规律,得到流场中压力和速度分布,计算并绘制流量特性曲线。最后,采用实验的方法测定了阀门流量特性曲线。结果分析表明,模拟值与试验值有较好的吻合,并且流量系数曲线光滑连续,满足设计要求。     

车辆传动装置产热建模与计算分析

全面掌握传动装置的产热情况是对传动装置进行全工况热管理的必要前提.根据车辆各传动部件的结构特点,考虑离合器摩滑过程产热,建立了一种车辆传动装置产热模型.模型由弹性联轴器、液力变矩器、齿轮、轴承、离合器带排转矩、行星机构、搅油损失和离合器摩滑过程产热模型组成.对车辆不同工况条件下传动装置的产热流量进行了计算,给出了稳态工况传动装置产热流量计算值与设计定型时的试验结果的对比;得到了不同工况条件下传动装置总产热流量和各产热方式产热流量随时间的变化关系,并对计算结果进行分析.结果表明：传动装置计算结果与试验结果对比最大相对误差小于10％.     

可调叶片轴流泵变转角工况的性能预测

简要介绍了可调叶片轴流泵叶轮设计安放角及变转角工况下最优工况点流量的计算方式。在零转角工况性能预测的基础上，进一步讨论了变换角工况下的性能预测。     

CO_2跨临界循环中绝热毛细管数值模拟计算与分析

前期通过搭建试验台,分析了二氧化碳跨临界循环中毛细管的节流特性,并运用无量纲分析法计算出了毛细管质量流量无量纲试验关联式,经可靠性分析发现该关联式优于diogo的关联式。若超出考虑的范围时,该关联式模型可能产生较大的误差。由此,利用微元分割法,设计VB程序对毛细管长度和流量进行数值计算,将计算结果与前期试验测试结果和文献值做比较。在流量计算方面:95%的计算值与前期试验值的偏差在10%以内,与文献试验值的偏差全部在10%以内。在长度计算方面,90%的计算值与前期试验值的偏差在15%以内,75%的长度计算值与文献试验值的偏差在15%以内;在偏差分布方面:流量计算值与前期试验值和文献试验值,均有95%以上的流量计算值与试验值的偏差在10%以内。最后利用该计算程序,在标准工况下对毛细管尺寸进行数值计算,绘制成毛细管选型图。     

多翼离心风机性能的数值计算和实验测量

采用基于Smagorinsky模型的大涡模拟(LES)方法及FW-H方程,对不同流量工况下多翼离心风机的压力、效率、噪声等性能参数进行了数值模拟,并通过实验测量,对数值方法和计算模型的有效性及结果的准确性进行了验证。研究结果表明:在多翼离心风机内,流动涡核区域主要集中在叶轮叶片靠近蜗壳出口区域;在叶片前缘由于气流的冲击存在着较大压力区,在叶片尾缘吸力面由于流动涡脱落存在着负压分离区;随着流量增大,风机的总压和静压逐渐降低,动压逐渐增大,效率也出现先升高再下降的波动。在大流量工况下,计算获得的风机噪声为68.3d B,实验测量噪声值为69.4d B。     

某核电厂余热排出泵水力性能偏差问题分析与处理

针对某核电厂余热排出泵在现场调试期间出现的小流量工况下流量-扬程曲线与出厂性能曲线偏差较大问题,通过现场调查,运用流体力学相关理论,进行原因分析和计算修正,并结合相关国标进行了实例验证。结果表明,该现象是由于泵入口测压点布置不合理、小流量工况下液体在泵入口管段预旋产生的压力测量偏差所导致,经过修正计算后的结果符合实际情况。     

立式轴流泵装置叶片区压力脉动数值分析

压力脉动是影响轴流泵装置安全稳定运行的重要因素之一,为明确轴流泵装置叶片区压力脉动的变化规律,基于CFD软件对立式轴流泵装置全流道进行三维非定常数值计算,获得了轴流泵装置叶轮和导叶体区域的压力脉动时域数据,分析了最优工况时各监测点压力脉动特性,以及3个特征监测点的压力脉动随流量的变化规律。结果表明:最优工况时,叶轮进口压力脉动幅值从轮缘到轮毂逐渐减小;叶轮出口压力脉动幅值从轮缘到轮毂先减小后增大;导叶体出口处的压力脉动幅值从轮缘到轮毂先增大后减小。叶轮进口轮缘处压力脉动幅值随流量增大而减小;叶轮出口轮缘处压力脉动幅值随流量增大先减小后增大;导叶体出口轮缘处压力脉动幅值随流量增大而减小。小流量工况时各监测点的压力脉动主频幅值均大于最优工况和大流量工况。计算结果为分析轴流泵安全稳定运行提供了参考。     

空化对尾水管区域驼峰特性影响研究

为了研究水泵水轮机空化对驼峰特性的影响,采用SST k-ω湍流模型和Z-wart空化模型对全流道进行了三维定常数值模拟计算,并分析了不同工况点下尾水管在驼峰区域的水力性能和内部流动状态。研究结果表明,不同工况点下,流量大小会改变尾水管区域液流的流动方向,从而产生偏心涡带使尾水管区域出现不稳定性,造成机组振动和噪声;单相计算结果比空化计算结果更早受到剪切流的影响。来流与壁面射流相互作用产生漩涡,出现回流现象。在速度梯度变化方面,空化计算结果的速度值要比单相的值高,能量损失有所增加。