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。     

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。     

离心泵几何参数对扬程综合影响的灰色理论分析

离心泵几何参数对扬程的影响,应当侧重于综合影响的研究。采用灰色理论分析了离心泵几何参数对扬程的综合影响,通过大量计算提出了这些参数对泵扬程的影响排序结果。计算结果表明,在这些几何参数中,叶轮出口直径对扬程影响最大,叶轮出口宽度影响最小,进口直径、叶片出口角和叶片数依次地位于它们之间。这种方法对其它工程项目方案的研究具有重要的实际意义。     

低比转速离心泵驼峰稳定性及其影响因素研究

为了提高低比转速离心泵的效率,一般会将叶轮叶片出口角加大一些,但会引起H-Q曲线有驼峰,导致泵在小流量区运行不稳定.本文以国内某水泵厂生产的比转速为47的单级单吸式离心泵为研究对象,采用正交试验法选择叶轮出口边斜切比、出口角度、叶轮轴线倾斜角度、叶片包角、叶片进口边位置5个因素,每个因素采用4个水平,一共16个叶轮设计...     

渣浆泵几何参数灰关联分析

利用灰色理论对渣浆泵叶轮出口直径D2、出口宽度b2、叶片出口安放角β2、叶片数Z和进口直径D1等几何参数7组数据、10种组合的灰色关联度进行了分析,通过大量计算,得到了这10种组合的关联度及灰关联矩阵。计算结果表明,在10种组合中,β2与Z组合的灰关联度最大,说明叶片出口角β2与叶片数Z具有较强的关联性,D1与β2组合的灰关联度最小,表明进口直径D1与叶片出口角β2关联性最弱,其余8种组合介于他们之间。     

立式混流泵装置压力脉动的模型试验分析

为研究立式混流泵装置内部压力脉动特性,通过模型试验的方法,对某混流泵装置不同叶轮叶片安放角(-2°、0°、2°)下叶轮进口和导叶出口的压力脉动进行采集,通过傅里叶变换后比较分析得出:混流泵装置叶轮进口和导叶出口压力脉动峰峰值均具有一定的规律性,不同叶片安放角下叶轮进口压力脉动峰峰值均大于导叶出口,小流量区域表现得更为明显;建立了泵装置稳定性微观与宏观间的联系,得出高效区附近可以通过压力脉动来反映机组波动性;叶轮进口压力脉动受叶片数的影响,主要以叶频为主,导叶出口压力脉动在1倍转频处幅值最大,受导叶片数影响不大;混流泵装置最优运行区域为最优扬程的0.75~1.15倍区域,运行扬程超出这个范围,压力脉动峰峰值明显增大。     

华能上安电厂4#机组循环水泵节能改造理论与应用

对华能上安电厂4#机组的循环水泵进行了节能改造,增大了叶轮的出口宽度,采用了较大的叶轮叶片出、入口宽度比和较小的叶片包角;为了提高泵的水力效率,泵壳体采用流线型设计,同时加大了壳体的通流面积.改造后取得了预期的效果,同改造前相比,4A泵、4B泵效率分别提高了11.20%和13.38%,总输入功率减少了576.3 kW,运行2年即可收回改造投资.     

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。     

叶片进口安放角对单叶片离心泵内流场的影响

文章利用ANSYS Bladegen软件,设计了4种不同叶片进口安放角的叶轮。对采用不同叶轮的单叶片离心泵进行了全流场定常数值计算,并通过试验验证了所采用数值计算方法的可靠性。结果表明：额定转速下,流量越大,叶轮中间截面上压力分布越均匀,但叶轮入口处和蜗壳内的低速区范围越大,同时叶轮出口绝对速度的波动程度受叶片进口安放角的影响越小。同一工况下,适当增大叶片进口安放角可增加叶轮中间截面上高压区的范围,提高叶轮能量转换能力,但会降低叶片吸力面入口处的压力。所有流量工况下,叶片进口安放角太小或太大均不利于降低叶轮流出液流与蜗壳中液流发生碰撞产生的碰撞损失,同时不利于降低叶片所受载荷的波动程度。     

粒子群算法在带导叶离心泵性能优化中的应用

为了提高带导叶离心泵运行效率和解决泵性能优化过程中优化目标与设计变量间强非线性问题,文中提出了一种基于粒子群算法的叶轮多参数智能优化方法.在Workbench软件平台搭建了叶轮造型、网格划分和性能计算的数值仿真流程.以泵设计流量效率为优化目标,定义扬程为约束条件,通过Bézier曲线控制叶片安放角、叶片进口边位置和叶片...     

混流式核主泵压力脉动特性预测与分析

由于结构和运行工况的原因,混流式核主泵流道中的压力脉动比普通混流泵更为复杂,掌握其流道中的压力脉动特性及在不同运行工况的特征对于满足设计的高可靠性和保证运行的安全性都很有必要。为寻找引起压力脉动的主要因素和探讨运行工况对压力脉动特性的影响,在对带球形压水室的核主泵进行全流道三维非定常流场数值模拟的基础上,对5个典型工况下叶轮和空间导叶流道中不同部位的压力脉动时域与频域特性进行深入分析。结果表明:叶轮与空间导叶的动静干涉是引起压力脉动的主要因素,压力脉动主频为叶频,其幅值取决于运行工况的流量,在设计工况运行其压力脉动的幅值最低;对于采用球形压水室的流道,压力脉动幅值沿叶轮进口向出口逐步增大并在叶轮出口达到最大值,然后沿空间导叶的进口向出口逐步减小;在小流量工况时,流道中的不稳定流动会产生更为复杂的压力脉动;在同一圆周上,叶轮进口区域的压力脉动特性并不一致,叶片背面脉动幅值大于叶片正面,而在不同工况下叶轮出口区域叶片正、背面的压力脉动特性差别不大;随着运行流量的减少,因球形压水室的几何形状影响会产生涡流和回流,导致叶轮内的中高频脉动幅值增大,若流量过小,整个流道中的脉动幅值都将明显加大;球形压水室对设计工况及大流量工况的压力脉动影响很小,但对小流量工况下的压力脉动影响较大,而且导致频率特性更为复杂。     

基于CFD技术的部分流泵几何参数对其性能的影响研究

根据叶片泵基本方程,推导出考虑叶片滑移时叶轮外径及叶片数与部分流泵扬程的关系式,并对部分流泵进行水力设计。首先建立部分流泵的三维模型,再利用CFD技术,基于RANS方程,采用标准k-ε湍流模型,对其内部三维流动进行数值模拟。模拟结果显示,部分流泵随着叶轮外径从279 mm到287 mm变化,其扬程和效率都有所增大,但增大的幅度较小;当叶轮外径从287 mm到289 mm变化时,其效率出现下降。部分流泵静压分布均匀合理;改变叶轮的叶片数,随着叶片数从8、10、12变化,部分流泵的扬程和效率也相应增加。通过数值试验,模拟结果与理论推导相符。     

沿用出口导叶的大型轴流泵改造方案探讨

对大泵改造保留出口导叶的叶轮改型方案作了深入的探讨 .分析了不动导叶时泵改前后性能设计参数之间的变化关系 ,指出这种改型方案存在的局限性 ,提出了机组增容或导叶切割的辅助措施 .     

轴流泵前置导轮的设计与研究

根据轴流泵的特点,参考离心泵诱导轮的设计方法,对轴流泵前置导轮的设计与配套作了初步研究,主要内容包括:导轮的布置和轴面尺寸的拟定;导轮的计算截面的划分和叶片进出口安放角计算;利用螺旋线对导轮的叶片绘形等等.经过如此设计的前置导轮装于轴流泵进口,能够减轻轴流泵的汽蚀和改善主叶轮的进口流态,这在试验中已经得到了初步验证.由此证明如此设计是合理可行的.     

气液两相多级液力透平的全流道数值模拟

以DG85-80五级节段式离心泵做液力透平,基于CFD软件,采用N-S方程和标准κ-ε湍流模型,选择Mixture多相流模型,利用SIMPLE算法,对其在纯水介质和气液两相介质时进行全流道数值模拟,得到透平的外特性曲线和内流场规律。结果显示:气液两相透平在最优工况点的压头、功率比纯水透平的高,而水力效率和质量流量较纯水透平的低;在最优工况点,随着级数增加,气液两相透平各级导叶、叶轮进出口压差增大,其内部压力分布的不均匀性增加,叶片工作面进口附近的漩涡区域减小;与小流量时的透平相比,大流量时透平各级叶轮、导叶内部的气体体积分数较大,透平叶轮出口附近的高含气率区域较小,各流道中气体分布的不对称性加剧。       

对2个优化目标要求的离心叶轮入口直径计算模型的分析

提高离心叶轮水力效率与抗空化能力是叶轮设计过程中追求的2项重要技术指标,这2项指标与叶轮进口直径有密切的关系。为实现不同叶轮的性能预期,进口直径应有不同的取值范围。通过对2个叶轮入口直径优化模型的数学分析,阐明叶轮入口直径在不同性能要求下的取值规律,为正确确定叶轮直径提供理论基础。同时,还从不同角度论证了进口直径对叶轮几何形态和水力性能多方面的影响。