单流道泵及双流道泵的设计

在大量试验研究和设计实践的基础上，提出了单流道泵及双流道泵的设计方法。     

双流道泵三维实体造型过程的研究

提出了双流道泵的流道中线用NURBS自由曲线的方法进行构造的概念，具体讨论了CAD的二次开发环境下NURBS自由曲线的构造方法和过程以及在PROE环境下双流道泵叶轮和流道的三维实体的造型，阐述了实体造型的应用，展望了未来泵行业的水力设计和制造方向。     

双流道泵叶轮轴面图的数学模型

利用几何法推导出双流道泵叶轮轴面图前，后盖板型线方程以及轴面图流道中线方程，首次给出了双流道泵叶轮轴面图流道中线分点的计算方法。研究结果将会对双流道泵叶轮水力设计CAD软件的开发和手工绘型提供很大帮助。     

双流道无堵塞泵叶轮和泵体的设计

介绍利用数据和系数的统计曲线设计双流道泵叶轮和泵体几何参数的方法，这些曲线是从现有的效率较优的QW系列无堵塞泵实际产品中，根据不同比转数的双流道泵的叶轮和泵体几何参数统计出来的，利用这些统计曲线，可以在宽广的比较数范围的（ns=46-410)满意地设计出需要的双流道无堵塞泵。     

双流道泵蜗壳的设计方法

系统研究了双流道泵蜗壳的设计方法。给出了双流道泵蜗壳的主要结构参数的计算方法,以及蜗壳的结构形式。首次归纳总结出了双流道泵的面积比系数,并用最小二科法拟合给出了面积比系数的计算公式。     

双流道泵的数值计算

针对目前对双流道内部流场研究相对较少的情况,设计了比转速为275的双流道叶轮,并采用多面体网格与prism边界层网格的方式对其进行划分,并通过数值计算对其外特性进行了预测及内部流场的剖析。通过对双流道泵叶轮内部流场的剖析,揭示了双流道泵叶轮内部流场的物理结构,为以后双流道泵的优化设计提供了依据。     

双流道泵内非定常流动数值模拟及粒子图像测速测量

为探讨双流道泵内部的非定常流动机理,采用Fluent软件,基于滑移网格技术、 湍流模型计算了一双流道泵在不同工况下的内部流动,并将计算结果与粒子图像测速仪(Particle image velocimeter, PIV)实测结果进行比较。结果表明：计算所得双流道泵内部流场符合叶轮机械内部流动的一般规律,且与PIV实测结果总体变化趋势一致;由于双流道泵结构特殊,其进口处的流动状态与普通叶轮相差较大,出口处的流动状态与普通叶轮类似;叶轮进口处,流体基本沿流道吸力面流动,流道工作面上的相对速度很小,存在严重的脱流和旋涡;叶轮出口处,压力面和吸力面的速度趋于相等,射流—尾迹现象并不明显;由于叶轮—蜗壳动静干涉,两个叶轮流道内的静压分布有所不同;同一流道内,静压随着半径的增加而逐步增大,压力面侧静压大于吸力面侧;蜗壳流道内静压随半径增大,最大静压值在隔舌处。此项研究不仅加深了人们对双流道泵内非定常流动图画的理解,从而进一步完善双流道泵设计方法,同时也可为其他类型泵的内流研究提供借鉴。     

固液两相双流道泵的设计与试验研究

提出了双流道固液混合输送离心泵的水力设计方法,研制了2台输送大直径固体颗粒的双流道离心泵,并进行了清水试验、清淤试验及输送卵石的试验研究。试验结果表明双流道泵不仅具有较好的水力性能,而且在清淤及输送较大的固体颗粒时同样具有良好的通过能力和较高的效率,证实了本文提出的固液两相双流道离心泵的设计方法是合理可行的,对固液两相离心泵的进一步研制和推广应用有一定的指导意义。     

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。     

双流道泵设计方法

在吸收先进科研成果和大量试验的基础上，总结出双流道泵的设计方法。实践证明，用这种方法能设计出性能优良的泵。     

泵水力设计软件PCAD 2004的开发

在简要分析国内泵水力设计CAD软件现状的基础上。提出了开发泵水力设计软件PCAD2004的基本思路,即实用性和能够进行绝大多数泵水力元件的设计。介绍PCAD2004的水力设计方法、编程方法、文件管理等关键技术。还给出了离心泵叶轮、蜗壳和双流道叶轮的设计图例。     

双流道泵内部流动非定常数值的研究

在不同工况下,采用滑移网格技术对双流道泵进行了非定常流动数值计算,着重分析了叶轮内不同点的压力波动情况。计算表明,双流道泵内流的非定常特性明显,蜗壳喉部尤为剧烈;从叶轮的进口到出口,压力逐渐增加;不同工况条件下叶轮的压力变化明显,其中小流量条件压力波动最大;叶轮流道内部不同点的压力随时间呈周期性变化规律。该计算为进一步研究双流道泵的水力设计、性能预测、优化设计提供了一定的理论依据。     

潜水排污泵的工况分析与双流叶轮的无过载设计

对潜水排污泵的运行工况进行了分析，并推导了泵轴功率曲线有极值的必要条件，同时提出了无过载双流道叶轮设计的几个经验公式，对于获得平坦的无过载轴功率曲线具有参考价值。     

离心泵水力元件三维实体造型的研究

在分析国内泵水力元件三维实体造型现状的基础上，提出在二维泵水力设计CAD软件的基础上，采用Pro／Engineer进行泵水力元件的三维实体造型。介绍了径向导叶三维实体造型的方法，同时还给出了离心泵扭曲叶片、双流道叶轮以及蜗壳的三维实体造型图。最后介绍了泵水力元件三维实体造型的应用。     

污水污物潜水电泵

该技术在国内外首次进行旋流泵旋转叶轮内部流物测量,并用边界方法对无堵塞泵内部流动进行全三级解析计算,在此基础上提高三要素旋流泵设计方法、三截面单流道泵的设计方法、沿流道中心展开双流道泵的设计方法和保角变换螺旋离心泵的设计方法。经实践证明上述设汁方法均达到实用要     

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。     

增压器结构对发动机性能的影响

本文采用一维三维耦合的方法,论证了双流道增压器不同结构形式对于发动机性能的影响,并结合试验结果验证了该方法的准确性,双流道增压器不同结构形式对于发动机的泵气损失有影响,泵气损失对于功率点的影响远大于对低速扭矩的影响。     

双流道叶轮水力模型无过载设计研究

分析了双流道叶轮具有平衡性好，运行平稳可靠的特点，结合工程上常用的WQ200－10－11型污水污物潜水电泵的设计，通过取较小的叶片出口角β，适当加大叶轮外径D2，取较大的流道包角φ等，提出了双流道叶轮水力模型无过载设计方法，试验结果表明该方法实用、可靠，具有广阔的推广应用前景。     

基于流固耦合的耐高温双吸双流道泵强度分析

基于CFD性能预测方法,对双吸双流道泵内部流场进行三维数值模拟,将流场的计算结果作为结构场的初始条件。采用单向流固耦合方法对泵转子系统进行仿真计算,以预测其在不同的温度条件下,泵转子系统的强度和刚度。研究结果表明,各部件的最大等效应力远远小于材料的许用应力,最大变形都在工程允许的范围之内。各阶固有频率远离泵的叶频与轴频,各阶临界转速远远高于额定转速,泵运行过程中发生共振的可能性极小。该研究可为进一步研究双吸双流道泵的水力设计和结构优化提供一定的参考。     

双流道泵输送固液介质的水力性能及磨损试验研究

为分析固液混合物对双流道输送泵性能的影响,采用平均粒径为10 mm和36 mm的固体颗粒对双流道泵在不同浓度和流量下开展输送固液两相介质的水力性能试验,并对泵的磨损进行分析。水力试验结果表明,在一定的流量下,随着输送混合物中固体颗粒浓度的增加,入口表压、出口表压、扬程及效率呈递减趋势。 与输送清水时比较,当输送固液两相介质时,随着流量的增大,轴功率上升较快,扬程的下降量在不同流量下几乎相同;效率曲线在不同流量下比输送清水时效率要低,差值随着流量的增大而增大。在同流量同浓度比工况下,泵的进出口压力、扬程和汽蚀性能在输送较大直径固体颗粒时,明显下降。通过对双流道泵磨损的分析表明,叶轮磨损部位主要在前盖板外缘、流道内偏前盖板的流道表面、压力面进口边,压力面的磨损区域呈三角形;泵体的磨损部位主要在周壁、隔舌及泵体口环处。本研究可为固液两相双流道离心泵的理论研究与设计应用提供试验依据。