旋流泵内部非定常压力脉动分析

为了深入分析旋流内部流场的压力脉动特性,建立旋流泵数值计算模型,基于标准k-ε湍流模型,开展旋流泵内部流动结构的非定常计算,分析旋流泵进口、出口及压水室的监测点的压力脉动情况,探讨各处压力时域与频域图变化规律,并对脉动特性进行试验验证。结果表明:不同工况下旋流泵压力波动呈现明显的周期性变化;叶轮与隔舌处的干涉作用是压力脉动的来源,隔舌处的脉动主频以叶频为主;旋流泵内部充满大量回流与漩涡,也是造成流动不稳定的因素,该研究结果为旋流泵的稳定运行提供了理论依据。     

丁基橡胶生产装置胶粒旋流泵设计

论述了国内外旋流泵的研究现状,分析了其结构参数对泵性能的影响,旋流泵内部流动形态与流动模式,旋流泵的设计方法,在总结前人所做工作的基础上进行研究,对今后研究方向进行了展望。     

小粒径固液两相流在旋流泵内运动的数值模拟

为了分析旋流泵内固液流动特性,采用Eulerian多相流模型,扩展的标准κ-ε湍流方程与SIMPLEC算法,应用流体动力学软件FLUENT对旋流泵叶轮内固液两相湍流进行了数值模拟。分析了多种粒径及浓度条件下的固相体积浓度分布规律。在旋流泵叶轮固液两相流动中,固体颗粒还是主要集中于叶轮工作面,因而会加剧叶轮工作面磨损破坏速度。数值结果表明,泥沙颗粒直径变大以及泥沙浓度的加大都会使旋流泵扬程和效率下降,其中浓度的变化对扬程和效率的影响更明显。     

泡状入流条件下旋流泵气液两相流动特性

为研究泡状入流条件下旋流泵内气液两相流动特性规律,对旋流泵进行了全流道数值模拟,并通过试验对其进行验证,分析不同入口体积含气率及不同液相流量对旋流泵内部流动结构演化的影响,并探讨流动结构与外特性的关联。结果表明,在1%～20%入口体积含气率条件下,气泡进入旋流泵后大部分聚集在叶轮轮毂附近,泵内气液两相流型主要有3种,分别为凝聚气泡流、气囊流和气液分离流;当入口体积含气率为1%时,液相介质中少量气体的混入有助于泵压升和效率的提高,而当含气率增大到5%时,泵内循环流旋涡数量增多,并且向无叶腔内聚集,从而增加了能量耗散,导致泵做功能力降低,进而降低了泵的性能。研究结果可为气液两相条件下旋流泵的优化设计和选型提供参考。     

旋流泵内部流动及吸入性能试验研究

通过萝卜水流流动和气水混输观察试验，研究旋流泵流动原理，探讨旋流泵涡室流动模型。通过对液下旋流泵进口直径D0对性能影响的对比试验，确定D0/D2的最佳比值。对旋流泵汽蚀余量曲线及汽蚀对泵扬程的影响与同比转数离心泵进行对比分析，探讨旋流泵汽蚀性能特点。     

旋流泵气液混输特性试验研究

通过旋流式模型泵的型式试验,对无叶腔中心线上设定点进行流动参数测量,得到测点静压p_s、绝对速度V、绝对速度的圆周分速度V_u、径向速度V_r和轴向速度V_z随流量增大变化规律。证明泵进口轴向运动为主流,且旋涡中心静压为负值,阐明了旋流泵的抽吸原理。在此基础上,对泵的气液混输特性进行试验研究,证明旋流泵具有气液混输功能,得到了含气量对泵流量、扬程及效率影响的变化规律,为旋流泵工程应用提供科学实践依据。     

高低折边叶片对旋流泵影响的数值模拟与试验研究

为提高旋流泵的扬程与效率,进行了高低折边叶片对旋流泵性能影响的数值模拟与试验研究。通过3种不同叶片的水力性能对比,分析了高低折边叶片对旋流泵性能的影响。选用Pro/E造型,采用非结构化网格,把旋流泵无叶腔和叶轮作为一个整体来模拟旋流泵内部三维不可压湍流场。计算结果表明:旋流泵内部存在较强的纵向旋涡和轴向旋涡,高低叶片和折边叶片可以改善旋流泵内部流动情况,提高旋流泵的扬程与效率;在模拟的基础上,进行了试验研究,试验证明了模拟结果的正确性,高低叶片效率提高约3%,高低折边叶片效率提高约2%。     

旋流泵的研究现状与展望

针对国内外文献中所分析的结构参数对旋流泵性能的影响,结合实验所得结果对旋流泵的计算模型、计算方法和设计方法等研究现状进行综合分析,提出对旋流泵的设计应在已有的实验数据和数值模拟的基础上对不同浓度、不同粘度、不同粒径颗粒以及在不同比转数情况下对旋流泵进行分型设计,提出应对不同的流动采用不同的设计模型的展望.     

旋流泵特性分析

以叶轮内流动机理为依据,从理论上分析了旋流泵一系列重要的外特性特征。如叶轮产生的理论扬程的不变性、轴功率的无界性、蜗壳内流动的强制旋涡特点等等。这些分析将有助于深化人们对这种近年发展迅速的泵型的特征的认识。也为改进这种泵型的设计方法提供了新的依据。     

基于CFD的旋流泵叶轮内部流动的仿真研究

运用Pro/E软件进行三维造型,并对泵内部流道区域进行网格划分,采用分块非结构六面体网格,利用修正的RNG k-ε双方程湍流模型、SIMPLEC算法,数值模拟了旋流泵内部三维不可压湍流场,得出旋流泵旋转腔内的速度和压力分布,分析得出旋流泵旋转腔的内部流动特点,可作为改进旋流泵的设计方法的理论资料。     

Flow uniformity in a multi-intake pump sump model

The head-capacity curves for pumps developed by the pump manufacturer are based on tests of a single pump operation in a semi-infinite basin with no close walls or floors and with no stray currents. Therefore, flow into the pump intake is with no vortices or swirling. However, pump station designers relying on these curves to define the operating conditions for the pump selected sometimes experience reductions of capacity and efficiency, as well as the increase of vibration and additional noise, which are caused by free air mixed with the pump inlet flow. Therefore, sump model test is necessary in order to examine the flow structure around pump intake. In this study, flow uniformity according to the flow distribution in the pump intake channel is examined to find out the cause of vortex occurrence in detail. A multi-intake pump sump model with 7 pump intakes and a single-intake pump sump model are adopted for the investigation. Furthermore, effectiveness of anti-submerged vortex device (AVD) for the suppression of the vortex occurrence in a single pump intake, as well as in a multi-intake pump sump model has been examined by the methods of experiment and numerical analysis. The results show that most high value of flow uniformity is found at the inlet of pump intakes #3 and 5 in the multi-intake pump sump with 7 pump intakes. Therefore, when the pump station is designed, the flow patterns at the upstream region of pump intake inlet in the forebay diffusing area should be to consider in detail because the unbalanced flow at the channel inlet region gives considerable influence on the vortex occurrence around bell-mouth. Strong submerged vortex can be successfully suppressed by AVD installation on the bottom of pump intake channel just below the bell mouth.     

旋流泵内颗粒分布特性及对泵性能的影响

基于Eulerian多相流模型和RNG κ-ε两方程湍流模型对旋流泵内的液固两相流场进行了数值模拟,获得了不同粒径、浓度时泵内的颗粒分布特性及对泵性能的影响。研究结果表明:固体颗粒进入泵内后主要集中于无叶腔内,无叶腔中的颗粒分布以泵轴为中心呈现一定的轴对称分布,随着粒径的增大,颗粒在无叶腔内壁面聚集的更加明显,随着浓度的增大,颗粒在无叶腔内的分布规律几乎没有变化,随着流量的增大,无叶腔中心部分颗粒浓度几乎不变的区域扩大;在叶轮内,叶片工作面附近的颗粒浓度要大于叶片背面的;随着粒径及浓度的增大旋流泵的效率会降低,随着粒径的增大泵的扬程会降低。     

3D Particle image velocimetry test of inner flow in a double blade pump impeller

The double blade pump is widely used in sewage treatment industry,however,the research on the internal flow characteristics of the double blade pump with particle image velocimetry(PIV) technology is very little at present.To reveal inner flow characteristics in double blade pump impeller under off-design and design conditions,inner flows in a double blade pump impeller,whose specific speed is 111,are measured under the five off-design conditions and design condition by using 3D PIV test technology.In order to ensure the accuracy of the 3D PIV test,the external trigger synchronization system which makes use of fiber optic and equivalent calibration method are applied.The 3D PIV relative velocity synthesis procedure is compiled by using Visual C++ 2005.Then absolute velocity distribution and relative velocity distribution in the double blade pump impeller are obtained.Test results show that vortex exists in each condition,but the location,size and velocity of vortex core are different.Average absolute velocity value of impeller outlet increases at first,then decreases,and then increases again with increase of flow rate.Again average relative velocity values under 0.4,0.8,and 1.2 design condition are higher than that under 1.0 design condition,while under 0.6 and 1.4 design condition it is lower.Under low flow rate conditions,radial vectors of absolute velocities at impeller outlet and blade inlet near the pump shaft decrease with increase of flow rate,while that of relative velocities at the suction side near the pump shaft decreases.Radial vectors of absolute velocities and relative velocities change slightly under the two large flow rate conditions.The research results can be applied to instruct the hydraulic optimization design of double blade pumps.     

非零迎流角半球缺群无阀泵流场及流量特性

理论研究了以半球缺群作为无移动部件阀的无阀压电泵的液体输送和混合搅拌功能,针对半球缺群迎流角的变化对该压电泵的泵送性能及混合搅拌效果的影响进行了仿真分析与试验验证。围绕迎流角θ在0°≤θ≤90°的变化,建立多组有限元模型,模拟了半球缺群迎流角变化引起的速度场、压强差、阻力系数及仿真流量的变化规律,并进行了试验验证。结果表明,0°≤θ≤45°时,仿真流量随θ的增加而增加;45°θ≤90°时,仿真流量随θ的增加而减小;θ≈45°时取得最大流量96.13mL/min。此外,研究显示旋涡的大小及强度具有与仿真流量相同的变化趋势。泵流量试验验证了仿真研究及其结果的正确性:在θ≈45°时,试验流量达到67.90mL/min;0°θ≤360°时,试验流量与仿真流量的变化趋势一致,并且θ在一个周期的变化中泵流量及旋涡强度出现2次正向最大值和2次反向最大值。本研究为优化无阀压电泵的泵送性能和混合功能奠定了基础。     

基于CFD加油泵的内流场分析

为了解决ZCB90型加油泵加油过程中产生大量气泡的问题,按照实际加油泵的结构和参数,建立了加油泵内部流场三维模型,应用CFD软件对加油泵的流场进行分析,给出了加油泵内的速度场、压力场和流线分布图,对容易产生漩涡和负压处结构进行优化。结果表明,改进结构后,流场中漩涡区的分布减小,最低压力提高,降低了气泡和噪声发生的可能性。该研究为加油泵的优化设计提供了理论依据,为实际工作中优化加油机结构提供了思路。试验表明,优化后,加油过程中的气泡数量明显下降,验证了所提理论的有效性。     

双支撑漩涡泵的性能分析与结构设计

与传统的漩涡泵进行对比分析了双支撑漩涡泵的特点,并对其结构进行了分析设计,根据设计结果给出双支撑漩涡泵的叶轮结构。     

涡流发生器在流体机械流动控制中应用研究进展

从实验测量和数值计算两个方面对涡流发生器流动控制的基础研究和应用研究进行评述,介绍了涡流发生器在流体机械流动控制中的应用及其取得的主要研究成果,最后指出了涡流发生器发展存在的问题和发展方向.     

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%。     

低比转数离心泵驼峰现象的CFD分析

为揭示低比转数离心泵性能曲线产生驼峰现象的内流机理,采用RANS方法算法对一低比转数离心泵2个方案(有驼峰和无驼峰)下的内部进行了全流场CFD计算,重点分析了驼峰现象产生时2个方案内部流动结构的差异。结果表明:性能曲线出现驼峰时,2个方案的靠近蜗壳隔舌的叶轮流道内的流动结构差异最为明显;该流道内叶片压力面的低速区会明显增大并伴有漩涡流动;该流道进口也会出现明显的漩涡流动引起进口冲击损失增加;同时该流道出口的"射流-尾迹"现象也会突变,引起出口(混合)水力损失增加。因此这些损失的增大是引起驼峰现象的重要原因。