离心泵偏置短叶片叶轮内部流动的粒子图像速度测量

对三副短叶片不同偏置的低比转数复合叶轮离心泵,应用粒子图像速度仪分别测试大流量、设计流量和小流量三种工况下长短叶片叶轮同一叶槽内的瞬时流场.分析叶槽内相对速度矢量、速度等值线的特征,揭示短叶片不同偏置时的速度分布规律.研究三副长短叶片复合叶轮出口处径向速度、切向速度、相对速度和相对液流角沿圆周的分布,测得与三副叶轮相对应的泵外特性曲线.测量结果表明,分流短叶片不同偏置对叶槽内流场的影响差异明显,当短叶片进口相对出口向压力面偏转时,叶轮出口相对速度分布很不均匀,短叶片工作面出口存在较大的低速区;与之相反,当短叶片进口相对出口向吸力面偏转时,叶轮出口速度分布较均匀,并且泵的扬程与流量曲线明显右移,大流量时,效率显著提高.     

基于二次回归正交组合设计低比转速离心泵叶轮的优化设计

为改善某低比转速离心泵的水力性能,运用二次回归正交组合方法设计试验方案,选取7个主要的叶轮几何参数作为研究因素,包括叶轮出口直径D_2、叶片出口宽度b_2、叶片出口角β_2、叶片包角ψ、叶片数Z、短叶片前缘周向偏置度θ_1和短叶片尾缘相对周向偏置度τ_1,利用CFX对试验设计方案进行定常数值模拟计算,基于试验方案模拟结果建立以扬程和效率2个响应的二次多项式回归预测数学模型。分析结果表明:叶片数对该离心泵扬程和效率影响最大,叶轮出口直径的变化相比其他因素对泵扬程和效率的综合影响更加突出,基于二次多项式回归数学模型频率分析法筛选出的最佳优化方案达到了预期的优化效果。     

离心叶轮分流叶片位置与扩压器相互影响的模拟研究

叶轮分流叶片周向位置改变,将对叶轮与扩压器内部流场产生干扰。对带分流叶片离心压缩机叶轮及扩压器流场进行数值模拟,结果表明:当叶轮匹配叶片扩压器,分流叶片向主叶片吸力面偏置较居中时,叶轮进出口压比降低3.66%,平均出口气流角增加1.54°;分流叶片向主叶片压力面偏置相比于居中,叶轮进出口压比增加1.85%,平均出口气流角增加2.09°,分流叶片吸力面侧低能区减小,气流分离受到抑制,叶轮效率提高。因此分流叶片向主叶片压力面偏置有利于提高叶轮性能。但由于分流叶片偏置后叶轮平均出口气流角较居中时变大,对扩压器叶片形成正冲角,在叶片背弧处产生了分离涡,造成扩压器内流场混乱,使扩压器效率降低。因此,分流叶片偏置后与之相匹配的扩压器叶片的安装角也要相应改变,以抑制扩压器内的分离涡及二次流,提高整级效率。     

旋转喷射泵叶轮的设计方法探讨

通过实际设计和样机试验,对旋转喷射泵（以下简称旋喷泵）设计方法和参数的选择进行分析,探讨,总结。给出了旋喷泵复合叶轮的叶片数,进、出口安放角,叶轮出口宽度,叶轮外径,短叶片起始直径,短叶片在流道中的位置,叶轮流道出、入口面积比等的计算方法和取值范围。经试验验证,按文中方法设计的旋喷泵性能达到了设计指标和要求,表明文中所述的设计方法及相应参数的选择具有实用价值。     

疏浚船用离心式泥泵叶轮改型研究及应用

针对绞吸挖泥船短排距施工工况,结合CFD数值模拟对泥泵叶轮进行叶片改型优化,在减少叶片数的同时,将圆柱叶片改型为三维扭曲叶片,模拟清水效率达到了83%,与切割叶轮相比,清水效率提高了18%。改型叶轮在福建莆田石门澳疏浚工程中得到应用,"新海鲲"轮泥泵更换改型叶轮后,可以在1.5 km排距下采用双泵串联的方式作业,而且排管无缩口,与采用直径600 mm的缩口施工相比,生产率提升约34.1%,提高了绞吸挖泥船在短排距工况下的生产率。     

高低叶片对旋流泵性能影响的试验研究

本文对现有的旋流泵叶轮进行研究分析后,对3种不同比转速的叶轮进行重新设计,通过改变成不同高度的叶片数,对旋流泵的性能进行试验研究,获得了旋流泵的高叶片数不同时对其性能影响的变化规律,并对变化原因进行了分析。结果证明,高低叶片能够减小水力损失,提高旋流泵的扬程和效率,特别是当旋流泵叶轮的叶片数为6片时,2个对称分布的叶片比其余4个叶片高的叶轮的水力性能要好;当叶轮的叶片数为8片或10片时,3个均匀分布的叶片比其余叶片高的叶轮的水力性能要好,效率提高约3%。     

离心油泵叶片型线对性能影响的实验研究

以65Y60型离心油泵为研究对象，研究了不同液体粘度下叶片型线对泵性能的影响。首先，利用本课题组独立开发的准三元叶片设计程序以反问题方式设计了两种型线，这两种型线叶片的前半部分与原来一元叶轮叶片的型线不同，后半部分与一元叶轮相同。然后在不同粘度下将三个叶轮进行性能对比实验，研究表明，叶片进口附近的型线的改变对泵性能有一定影响，适当增大叶轮后盖板流面上的叶片流体动力负荷有助提高离心油泵输送粘油时的水力性能。     

长短叶片叶轮双吸离心泵径向力数值仿真

将1200S56型单级双吸离心泵原型叶轮改型为长短叶片复合叶轮,以该改型双吸长短叶片复合叶轮离心泵为研究对象,基于CFD理论对该离心泵内部流场进行数值仿真。通过改变边界条件获得不同工况下叶轮出口与蜗壳耦合面的静压、速度分布。采用叶轮出口压力法分析该离心泵在不同工况下的径向力,并与原型叶轮离心泵径向力分析结果对比。结果表明:采用长短叶片复合叶轮使叶轮出口的静压力及绝对速度变大,增加了离心泵的扬程,有效的提高了泵的整体水力性能;短叶片的增加使该泵径向力的最小值点向大流量偏移,出现在1.2倍额定流量工况,最小值由原型叶轮的5574N减小到1494N;采用长短叶片复合叶轮改善了泵在大流量工况下的径向受力情况。     

切割型双叶片潜污泵设计和数值模拟

为解决污水处理用排污泵叶轮易堵塞、效率低等问题,设计了一种新型切割型双叶片潜污泵。分析叶轮特点,提出叶轮水力设计方法,并对泵进行了全流道数值模拟,得出了叶轮内压力、湍动能、流线分布等情况,从而分析出该泵内部流动的特点和通过能力提高的原因。基于性能预测方法对规定工况点的性能进行预测,验证设计方法的可行性。     

半开式低浓度纸浆泵设计方法研究

根据低浓度纸浆的物理特点和流动特性，提出了低浓度纸浆泵的设计方法。由于低浓度纸浆的高粘性以及本身是气液固三相流体的特点，在叶轮进口设计时使叶片前伸，同时叶片进口边不在同一个轴面上。为了使纸浆泵在运行中实现低脉冲运行，将叶片出口边设计成与轴线有一夹角的形式。叶片在距离出口的一段中的叶片安放角不变，以便使叶轮具有较好的切割特征。涡壳断面设计成通过性能好、尽量避免粘性损失的圆形，提高了纸浆泵的运行效率。设计实例及其试验结果表明，具有上述设计特点的低浓度纸浆泵在运行中具有效率高、切割特性好、脉冲低等优点。     

矿用液力偶合器流场特性数值模拟及叶片数目优化

依靠传统一维束流理论难以有效对大功率矿用液力偶合器叶片数进行优化设计,针对这一问题,提出了一种基于计算流体动力学（CFD）的响应面模型叶片数优化设计方法。首先,对偶合器进行了三维数值模拟研究,并运用最优拉丁超立方方法设计了叶轮的叶片数;然后,完成了不同叶轮叶片数下单流道流场计算模型的数值模拟计算,进行了涡轮和泵轮叶片数的敏感性分析,建立了其响应面近似模型,确定了叶轮叶片数与额定转矩之间的关系,完成了其叶片数的优化设计;最后,探究了不同叶轮叶片数下的偶合器叶轮流场及转矩特性分布规律。研究结果表明：涡轮叶片数z_T=37、泵轮叶片数z_P=34时,额定转矩值最大,响应面模型误差仅为0.93%,偶合器内流场分布特性合理地解释了叶轮叶片数对转矩特性的影响规律;优化后的叶轮叶片数有效地提高了偶合器额定工况时的工作性能,为偶合器优化设计与改进提供了可靠的方法。     

用导轮减轻固液两相流对离心泵叶片的磨损研究

本文提出了一种新型泵结构,即在叶轮进口增设导轮＾＊,以减轻固液两相流以离心泵叶片的磨损,达到延长叶轮使用寿命、提高泵效率的目的;并通过试验,初步验证了其可行性。     

应用预置锥角方法设计的通风机叶片强度分析

介绍了一种通过理论计算将通风机用叶片固定座人为地偏置一定的角度,可大大改善叶柄的受力情况,提高叶轮的承载能力.并在实际应用中得到了证实,大大提高了挤拉叶片的应用范围.     

基于CFX的长短叶片双切割排污泵数值模拟研究

为解决污水处理用排污泵叶轮易缠绕、易堵塞、效率低等问题,设计一款叶片前伸式叶轮,可同时具备防缠绕堵塞和良好的水力性能。利用CFD软件(ANSYS CFX 17.0)对有无短叶片的双切割泵进行定常数值模拟计算,对小流量、设计流量和大流量3种工况下的数值模拟计算获得的叶轮中间截面相对速度和静压分布云图进行分析研究,揭示其内部流动的主要不同特征,为设计长短叶片双切割泵提供一定的参考价值。     

万家寨引黄水泵叶轮设计与制造工艺技术要点

为满足万家寨引黄工程水泵叶轮的技术要求，采用了热压成型叶片、组焊结构的泵轮。本文介绍万家寨水泵叶轮设计与制造工艺技术要点。该泵轮的设计与制造工艺是成功的，达到了较高的制造质量，其方法适合于要求较高、批量较大的水泵叶轮。     

煤矿用煤水泵的技术改造

介绍了煤矿用ＫＭ型煤水泵的改造设计，主要包括复合轴封、轴向力的平衡及轴承结构、轴承箱体的防尘及叶轮的副叶片等方面的结构设计。技改后泵效率提高１３％，转子使用寿命提高３倍，达到１０００ｈ，节电显著。     

低比转速叶轮内部流动的数值计算

为了解复合叶轮内部流动特性,采用雷诺时均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型对4长叶片的普通叶轮和4长4中8短16叶片的复合叶轮内部流动进行了数值模拟,得到了设计工况下两种叶轮内部流场分布,分析了中、短分流叶片对叶轮内部流场的影响。计算结果表明:采用长、中、短叶片设计的复合叶轮可以改善流道内流场分布,提高长叶片吸力面压力,有效地阻止液流的脱流,复合叶轮可以获得更高的静压差,有效地提高了离心泵的扬程。     

四叶片差速泵的理论研究

提出了一种新型容积泵——四叶片差速泵,它主要由非圆齿轮驱动系统、泵壳及同轴安装于泵壳内的两个叶轮组成,利用不等速转动的两个叶轮叶片之间周期性张开、闭合来实现密闭容积变化进而完成排液及吸液过程,其两叶轮的张合运动分别由两对非圆齿轮驱动实现。研究了该泵的工作原理、驱动系统中非圆齿轮节曲线以及配液孔的设计方法,并提出了解决困液及叶片干涉问题的可行方案。     

低比转速复合离心叶轮设计探讨

对低比转速复合离心叶轮的设计方法进行了探讨，给出了其滑移系数、理论扬程、叶片数、叶轮外径、叶片出口宽度、叶片出口安放角及短叶片起始处直径的计算公式，并对两台带诱导轮的复合叶轮离心泵进行了试验验证，结果表明复合叶轮能够提高杨程系数、效率和改善小流量工况下的工作稳定性，是设计高性能高速诱导轮离心泵的关键之一。     

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%。