叶片包角对双蜗壳离心泵水力特性的影响

为研究叶片包角对双蜗壳离心泵水力特性的影响,用数值模拟的方法研究了 ZHA235-250-400型双蜗壳离心泵在不同包角下外特性、内流场及蜗壳内压力脉动,然后进行了离心泵水力性能实验.结果表明:随着叶片包角的变化,双蜗壳离心泵内部压力变化较大,当包角为130°时压力分布对称性较好,可有效平衡径向力;包角的增大会减小相对...     

双吸离心泵汽蚀性能的数值分析与试验研究

基于Rayleigh-Plesset汽蚀模型和RNG k-ε湍流模型,对双吸离心泵在设计工况下的汽蚀性能进行全流道数值模拟.分析了汽蚀初生、临界汽蚀与严重汽蚀时3个工况点的叶轮内汽蚀规律,获得了叶片面上压力与叶轮流道内空泡分布图.通过试验研究,揭示了离心泵数值模拟与试验的汽蚀、无汽蚀性能曲线变化趋势一致,误差保持在8％...     

基于CFD的离心泵内部流场数值模拟

采用GAMBIT建模划分网格,基于CFD技术,采用雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型对离心泵内部的二维湍流流动进行了数值模拟,得到了离心泵内部流场的压力分布、速度分布及气蚀特性规律。结果表明,叶轮内部流体从叶片入口到离心泵出口速度不断降低,压力不断升高。同时,得到了气蚀分布特性,在所研究工况条件下,气蚀首先在叶片两侧出现。模拟结果对工程实践和离心泵水力性能研究有一定的指导意义。     

气液两相条件下离心泵叶轮受力分析

为了研究气液两相混输条件下离心泵叶轮做功原理及能量转换机理,基于欧拉双流体模型,以水和空气为工作介质,在不同初始含气率工况下,利用数值模拟软件CFX对离心泵内流场进行数值计算。结果表明:叶轮流道内气相主要分布在叶片背面及出口边附近;随着初始含气率的增加,气相将在叶片背面形成较为稳定的气泡团,出现严重的相态分离,造成叶轮内出现严重的漩涡、二次流和气塞现象,使离心泵水力损失增加,扬程急剧下降;叶片受到的动反力也逐渐降低,引起叶轮轴向力的加大;同时,含气率的升高加剧了叶轮周向上的不均匀流动,破坏了叶轮径向力的周期性变化。     

不同湍流模型对海水淡化用提升泵模拟精度的影响

针对双蜗壳型式的海水淡化用提升泵,运用Fluent软件,分别采用标准k -ε、RNGk-ε和Realizablek -ε湍流计算模型进行数值模拟.分析3种不同湍流模型中蜗壳与叶片的流场情况,在此基础上进行了性能预测,并与试验结果进行比较.研究表明:采用RNGk -ε湍流模型计算时,中叶轮和蜗壳内部流线比较流畅,性能预测结果与试验结果吻合较好:采用k -ε和Realizable k -ε湍流模型计算时,叶轮和蜗壳流线紊乱、产生漩涡,性能预测结果与试验结果相差比较大.RNGk -ε湍流计算模型更适合海水淡化用提升泵和类似结构离心泵的性能预测,为海水淡化用提升泵及类似双蜗壳结构离心泵的性能预估和数值模拟提供一定参考.     

基于电磁-结构场耦合的干式空心电抗器短路电动力计算

为研究叶片数对船用离心泵性能的影响,结合CFD软件CFX对三种不同叶片数的船用离心泵作全流场定常计算。计算时选用NSL125 415/A02型船用离心泵,以清水为工作介质,基于雷诺时均N S方程和标准κ ε紊流模型,压力、速度耦合采用SIMPLEC算法进行速度分量和压力方程的分离求解。通过不同叶片数船用离心泵在设计工况下的数值模拟和对比分析,揭示了不同叶片数船用离心泵的内部流动规律,获得了叶片数对船用离心泵的扬程、效率和性能的影响程度,为船用离心泵叶片数选取提供了参考。     

长短叶片离心泵内固液两相流场三维数值模拟

为了分析长短叶片离心泵输送固液两相流时叶轮内部流场和流动规律,应用FLUENT软件分别对普通叶片离心泵和长短叶片离心泵内的固液两相流场进行数值模拟,对比分析两者的总压、静压以及固相颗粒浓度的分布规律。结果表明:无论是普通离心泵还是长短叶片离心泵,它们的静压和总压的变化规律相同,均沿着出流方向有增大趋势,在叶轮出口处压力达到最大值;长短叶片离心泵内固相颗粒浓度减小,明显提高了泵的抗磨损性能;与普通离心泵相比,长短叶片离心泵叶轮流道内颗粒的高浓度区域明显变小,运行更加平稳;长短叶片离心泵中颗粒的分布更均匀,流动损失大大减小,流动状态更好。     

基于EDEM-Fluent耦合的离心泵内过流部分的磨损特性研究

运用EDEM-Fluent软件,采用连续流体介质与固体颗粒离散元耦合计算方法,在同样的泵入口颗粒浓度下模拟计算了0.7Q_d、1.0Q_d和1.3Q_d3种工况的离心泵内固液两相流场。通过引入Archard磨损模型,计算得到叶轮叶片头部、叶片尾端、叶片工作面、叶片背面、叶轮前盖板、叶轮后盖板和蜗壳等过流部分的磨损量和磨损规律。结果表明:蜗壳的磨损量约占泵内总磨损量的70%;叶轮内的磨损集中在叶片前缘、工作面尾部与后盖板交界以及背面后半段与前盖板交界处;小流量工况下,叶轮前盖板磨损量较大,随着流量增大,叶轮叶片工作面和后盖板磨损增加显著。     

叶片包角对离心泵内部流场品质的影响

为研究叶片包角对离心泵整机性能及其内部流场结构的影响,对设计的叶片包角95°、100°、105°、108°的四副叶轮模型A、B、C、D进行三维流场的数值模拟,基于RNG k-ε湍流模型求解Navier-Stokes方程。结果表明:叶片包角从95°增加到108°,离心泵的扬程下降了3.83%,效率下降了0.76%;不同包角下叶轮出口区域湍动能、叶片表面静压及其载荷分布都存在差异,随着包角增大湍动能升高,叶片表面最大载荷向后偏移,叶轮A为最佳包角选择;蜗壳进口处压力和速度沿周向波动十分明显,包角的改变未能明显改变蜗壳进口沿周向的水流这种不均匀特性。     

采用开缝叶片流动控制的低比转速离心泵数值模拟与试验研究

基于流动控制技术,以某型号的低比转速离心式不锈钢冲压叶轮作为研究模型,采用数值模拟和试验研究了叶片不同开缝位置(r/R)对叶轮内部能量、湍流动能及耗散率分布的影响,同时制作了开缝叶片离心泵样机模型,并进行了试验验证,分析了叶片上开缝的相对位置对离心泵的扬程及效率等外特性的影响,比较了叶片有、无开缝的性能变化。研究结果表明:叶片开缝的位置对叶轮内流体能量的分布以及获得的总压能影响较大;开缝的存在会引起离心泵内部流场的变化,在开缝的地方会产生湍动能及耗散率的突变;不同的开缝相对位置对离心泵性能影响不同,开缝的相对位置为0.875,与没有开缝叶片的离心泵相比,效率提高了1.52%,拓宽了离心泵的高效区间,在大流量时,开缝存在起到了抑制分离的产生,提高了离心泵的扬程,改善了叶轮流道中流体的流动状态。     

大型双吸式离心泵内流场空化特性数值模拟分析

为探究大型双吸式离心泵的内流场空化特性,使用CFD技术的数值计算方法,在设计工况下,选用标准κ-ε湍流模型及基于Rayleigh-Plesset方程的输运空化模型,对某大型双吸式离心泵内流场空化特性进行数值模拟,经后处理得到离心泵在不同有效汽蚀余量时内部流动的压力分布、空泡体积分数分布情况,并结合试验结果进行对比分析。结果表明,利用CFD进行三维湍流数值模拟可有效反映出双吸式离心泵内流场的空化特性,数值模拟结果与试验结果较一致,为通过CFD数值模拟方法研究大型双吸式离心泵空化特性提供了参考。     

Experimental and numerical study of cavitation inception phenomenon in diesel injector nozzles

In this paper the experimental and numerical methods were combined to investigate the critical conditions of cavitation inception in diesel injector nozzles. It was found that at the beginning of cavitation inception, the discharge coefficient presents a slight increase and then a special turning point appears which can therefore be taken as the critical point for cavitation inception. Effects of needle lift, length–diameter ratio, orifice inclination angle, back pressure, and scaled-up times on critical cavitation number were studied through the experimental method. Due to the difficulties in manufacturing, influence of inlet rounding radius was investigated by using the numerical simulation method. Based on all the experimental and numerical simulation data, a correlation of critical cavitation number with above 6 geometrical and dynamic parameters for nozzle flow was developed through statistical analysis using the Quasi-Newton (BFGS) and Universal Global Optimization (UGO) methods. The relative error between predicted results and experimental data is less than 7%. These results indicate that the derived expression has good accuracy to predict the start of cavitation.     

柴油机冷却水套空化两相流三维瞬态数值模拟研究

为了深入研究柴油机湿式气缸套振动引发穴蚀的机理和影响因素,在水套内部冷却液流动稳态数值模拟得到冷却液压力场与速度场的基础上,以完整单缸水套为研究对象,提取6缸稳态模拟结果作为边界条件.基于Mixture多相流模型与Singhal完全空化模型,采用动网格技术建立柴油机冷却液空化数值模拟的气液两相流仿真模型,进行冷却液空化...     

喷油嘴内部空穴流动模拟计算分析

利用多相流空穴模型对喷油嘴稳定喷射时喷孔内的空穴流动现象进行了三维数值模拟,分析了空穴在喷油嘴内的形成机理及其分布情况,,基于此模型进一步研究了喷油压力、背压及喷孔入口圆角半径与喷孔k系数对喷孔内部空穴分布的影响.通过模拟计算可知,喷射压力降低和背压增加、增大喷孔入口圆角半径及喷孔k系数后,喷孔内空穴将减小.     

混流式水轮机改造前后内部流动特性对比分析

为探究混流式水轮机改造前后的能量性能、空化性能及水力稳定性,基于流场数值模拟方法,对改造前后的水轮机进行全流道三维定常空化湍流计算及全流道三维非定常湍流计算。结果表明,改造后的水轮机临界空化系数降低13%,效率提高6.2%,且改造后水轮机转轮与活动导叶交界面处4个监测点脉动幅值最大降低17.8%,最小降低7.1%,该水轮机组的抗空化空蚀性能及可靠性均得到极大的提高,对混流式水轮机组的改造有一定的指导作用。     

Extended compressible thermal cavitation model for the numerical simulation of cryogenic cavitating flow

The compressibility of the vapour–liquid phase is indispensable in simulating liquid hydrogen or liquid nitrogen cavitating flow. In this paper, a numerical simulation method considering compressibility and combining the thermal effects of cryogenic fluids was developed. The method consisted of the compressible thermal cavitation model and RNG k–ε turbulence model with modified turbulent eddy viscosity. The cavitation model was based on the Zwart–Gerber–Belamri (ZGB) model and coupled the heat transfer and vapour–liquid two-phase state equations. The model was validated on cavitating hydrofoil and ogive, and the results agreed well with the experimental data of Hord in NASA. The compressibility and thermal effects were correlated during the phase change process and compressibility improved the accuracy of the numerical simulation of cryogenic cavitating flow based on thermal effects. Moreover, the thermal effects delayed or suppressed the occurrence and development of cavitation behaviour. The proposed modified compressible ZGB (MCZGB) model can predict compressible cryogenic cavitating flow at various conditions.     

Visualization Experiment and Numerical Analysis of Cavitation Flow Characteristics in Diesel Fuel Injector Control Valve with Different Structure Design

Increasing the injection pressure has been proven an effective method to enhance performance and reduce pollutant of diesel engine.With the increase of the injection pressure,the cavitation damage problem inside common rail fuel injector is more significant,which has direct influences on reliability of diesel engine.While the most studies so far have focused on cavitation occurred in injector nozzle and its atomization characteristics,few researchers studied the cavitation phenomenon in fuel injector control valve.But due to the complexity of flow field and difficulty of experiment,the cavitation in control valve could not be fully described by existing theories.In this paper,the two-dimensional visualization experiment and numerical simulation of control valve was implemented to acquire the image of cavitation intuitively and validate the simulation method and model.Then a new structure design of control valve named convergent model was presented for comparison.The origin model and convergent model with different valve lifts were simulated in three dimensions.The results showed that the sheet cavitation occurred at the surface of seal cone and steel ball then turned to cloud cavitation in downstream area.The intensity of cavitation increased with the increase of valve lift.Convergent model could efficiently reduce the cavitation intensity near the seal area.This research could provide references for engineering optimization design of control valve.     

叶片进口边位置对小流量工况下离心泵空化特性的影响

为研究叶片进口位置对小流量工况下离心泵空化性能的影响,应用数值计算方法模拟了比转数为81的离心泵的三种模型,得到不同进口边位置的离心泵空化特性,并分析了叶轮内部流场与空化性能曲线的影响关系。结果表明,在小流量工况下,低比转速离心泵叶片进口边位置越靠前,抗空化性能较好,但严重空化后扬程衰减更快,流道直接被空泡堵塞,流道和叶片表面气泡分布较均匀,且气泡充斥流道速度较快,气泡体积分数各流道差值越小。相比较而言,叶片进口位置越靠后,气泡在流道内部和叶片背面分布不均匀,易出现噪声和振动,但在断裂空化状态,气泡并未完全堵塞流道,扬程下降速度较慢。整体来看,在小流量工况下,叶片进口边位置越靠前,离心泵的抗空化性能较好,并通过试验研究验证了模拟结果的可靠性。研究成果可为小流量工况下低比转速离心泵抗空化性能的优化提供参考。     

三峡电厂水轮机磨蚀机理与适时检修浅析

针对水轮机磨蚀长期无过机水流监测指标及水轮机磨蚀破坏实况,对水机过流的各项物理指标、磨蚀发生的部位以及形态进行了监测,在获得各项物理指标基础上对水轮机的磨蚀机理进行了分析。结果表明,采用现场观察、数值模拟等措施可较为准确地预测水轮机磨蚀破坏的发展趋势,并为水轮机的适时检修提供依据。     

喷油器控制阀空化现象可视化试验与模拟分析

为了获得喷油器控制阀空化现象的直观流动图像,搭建了喷油器控制阀比例放大可视化试验台。采用高速摄像和长工作距离显微成像技术,研究了不同球阀升程和进口压力下控制阀区域空穴两相流动的特性。通过数值模拟的方法对试验得到的流动图像进行了双向验证。研究结果表明:控制阀区域的空化现象主要发生在球体表面、阀座锥面和进油孔处;空化数可以反映控制阀区域空化的强度;控制阀疲劳试验中气蚀环大于密封环的原因是球体表面发生强烈空化的区域比落座撞击区域靠上。