低比转速复合离心叶轮三维湍流场数值模拟及试验

为研究复合离心叶轮在改善小流量不稳定性方面的工作机理,采用考虑旋转和曲率影响的k-ε湍流模型对4叶片普通离心叶轮流道和24叶片的长中短叶片复合离心叶轮流道的内部湍流进行数值模拟,并与外特性试验结果作分析比较.结果表明:长中短叶片复合离心叶轮可以较好地消除射流-尾迹结构,改善低比转速离心泵小流量工作的不稳定情况;在全流量范围内,复合叶轮低比转速离心泵的效率和扬程都高于普通叶轮低比转速离心泵.文章提出的数值方法能较好地模拟复合离心叶轮内部湍流场的流动情况.     

低比转速叶轮水力设计新方法综述

本文作者概括性地介绍了低比转速离心叶轮水力设计领域近年中取得的进展和新理论，讨论分析了不同目标的叶轮几何参数计算、叶片绘形等关系水泵性能重要设计命题的新原则、新方法，并对这类叶轮水力设计的研究方向提供了有益的建议。     

低比转速离心泵内部流场数值模拟

采用三维定常雷诺时均Navier-Stokes方程和Spalart—Allmaras湍流模型,对复合叶轮离心泵内部三维流场进行整机定常数值模拟,得到了复合叶轮离心泵内部流场的速度分布和压力分布。分析在不同流量点下复合叶轮和蜗壳内部流场,揭示离心泵内部的重要流动特征,证实了过流部件间相互作用引起的离心泵内部流场的不对称性。数值模拟结果表明,复合叶轮离心泵的整机数值模拟分析能够较准确地预测出离心泵内部的流场结构及性能参数。     

长短叶片半开式离心叶轮内部流动的数值模拟

为了分析分流叶片对于半开式离心叶轮内部流动的影响，对轴向间隙为1.1 mm的4长叶片和4长4短叶片的两种半开式低比转速高速离心叶轮进行了研究.采用S A湍流模型和雷诺时均N-S方程，对叶轮内部的流动进行了三维紊流数值计算和分析；并对离心泵进行了试验研究.数值计算结果表明，分流短叶片可以改善叶轮内部的流动；两个叶轮内部的静压力都由叶片进口到出口逐渐升高，等静压曲线几乎是沿圆周方向的；具有分流叶片的叶轮出口的压力系数较高.实验结果表明，具有分流叶片的叶轮离心泵的扬程和效率较高，说明分流叶片可以提高离心泵的性能.     

中高比转速叶轮的优化设计

本文以减小中、高比转速叶轮的圆盘摩擦损失，叶轮出口冲击损失之和为目标，提出了优化叶轮主要几何数的数学模型及求优程序，以提高这类叶轮的效率。     

基于CFD的低比转速离心泵叶轮切割性能分析

根据现行的低比转速离心泵切割定律,对MH-46-100型低比转速离心泵叶轮外径进行3次切割,以分块非结构六面体网格划分计算区域。采用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行数值离散,选用RNGk-ε湍流模型结合SIMPLEC算法求解,对各个模型进行了叶轮和蜗壳相耦合的数值模拟。对性能预测结果与现行的低比转速离心泵切割定律进行对比,证明了切割定律的准确性和基于切割定律的各模型流动的相似性。同时得到了低比转速离心泵叶轮外径减小而效率升高的特点,并对比分析各个模型的流动状况。     

具有前置诱导轮的低比转速复合叶轮的数值模拟

选用Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型分析诱导轮对复合叶轮内部流动的影响,采用Numeca软件对具有前置诱导轮及无诱导轮两种工况下的低比转速复合叶轮进行了数值模拟研究。对比分析结果表明:与无诱导轮的叶轮相比,前置诱导轮复合叶轮叶片进口前端和叶片流道间回流区域减小,叶片进口处压力增加,叶轮内部液体流动更加均匀并提高了叶轮的抗汽蚀性能,有效改善了叶轮的水力性能。     

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。     

低比转速两级复合叶轮高速离心泵的研制

阐述了两级复合叶轮高速泵的结构设计特点和水力设计方法．理论上采用以效率为目标函数的优化水力设计方法，并采用复合叶轮和双密封结构，经水力试验和现场运行表明，该泵具有很理想的性能指标和密封可靠性．     

中高比转速叶轮的优化设计

本文以减小中、高比转速叶轮的圆盘摩擦损失，叶轮出口冲击损失之和为目标，提出了优化叶轮主要几何参数的数学模型及求优程序，以提高这类叶轮的效率。     

轴面流线分点计算

为改善轴面流线分点精度，更新分点传统方法，本文导出了轴面流线分点公式和计算原理，其有明显的设计实践意义。     

低比转数高速复合叶轮离心泵的优化设计分析

本文根据多年对低比转数高速复合叶轮离心泵的设计和实践，建立了其性能预测的数学模型，并在该模型的基础上提出了以效率为目标函数、以抗汽蚀性能和工作稳定性为约束条件的优化设计方法，对两台比转数为２１和４３的高速复合叶轮离心泵进行了试验验证，表明了本文提出的性能预测模型和优化设计方法是合理可行的．     

离心叶轮入口流动的动力学描述

在实验的基础上用动力学理论对离心叶轮机械入口的复杂流动进行了研究．把离心叶轮入口流动看成是保守系统,在此基础上建立了理想流动的自治系统．在相平面内初步讨论了离心叶轮入口流动的结构及其一些重要特性．     

低比转速离心泵叶轮几何参数多目标优化

低比转速离心泵的效率与泵的损失、汽蚀余量和扬程曲线的稳定性有关.以能量损失最小、汽蚀余量最小及消除驼峰为目标,采用线性加权组合的方法,建立低比转速泵叶轮几何参数的多目标优化函数,并应用超传递近似法进行多目标优化.实例优化证明,采用该方法,设计者可根据实际经验对各目标函数的重要性进行模糊评价,合理确定各目标的权值,对泵的效率、汽蚀和稳定性等性能进行设计优化,以得到更为科学的设计方案.     

非设计工况下叶轮进口附近的流动及其控制

对叶轮进口附近流动在偏离设计工况下的回流和汽蚀(空化)两大特性进行了系统的描述，阐述了它们的诱发机理及其对泵性能的影响．根据回流的诱发机理对诱导轮的作用进行了全面的分析，提出了控制回流发生的有效方法，从叶片进口流动这一角度完善了离心泵叶片设计理论．     

基于内流数值试验的离心叶轮设计改进和流动性能分析

依据对离心叶轮内三维流场的数值研究，对某离心叶轮进行了改进设计。对于改进前后的叶轮内流动性能，运用有限元素法进行通流的三维气 动计算和分析以对比。计算结果表明，改进设计叶轮较原设计叶轮的流动性能有较大的提高。     

离心通风机内部流场三维瞬态计算

采用三维时均Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和ｋ－ε模型分别模拟了离心我机内部流场的流动;几何拓扑结构使用多块结构以减少计算机内存的浪费,运用贴体坐标系统描述了复杂的几何边界;使用二阶中心差分以离散扩散项和源项;对于控制方程的对流项的离散,为了克服中心差分在网络Ｐｅ数大来者不拒一解的不稳定和迎风差分是不考虑Ｐｅ影响的缺陷,应用混合差分（ＨＤＳ）格式,并对时间参数采用二价向后差分;求解方程使用Ｓｉｍｐ     

离心风机叶轮内气固两相流动的理论及数值解法

利用叶轮机械内Ｓ１、Ｓ２流面迭代方法对离心叶轮机械内气体流场进行数值分析，提出了用三维有限元数值插值技术和四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法解高阶常微分方程组的新方法，并利用此方法求解离心叶轮机械内三维粒运动轨迹方程，以３００ＭＷ电站锅炉引风机为算例进行气固两相流数值分析，找出了不同颗粒粒径，进口位置对叶轮碰撞和磨损的影响，有助于以气动力学观点确定电站锅炉引风机防磨设计新方法。     

水力机械内部流动计算的一种新奇点法

提出了一种适用于奇点法解水力机械内部流动的进口边界条件给定方法，建立了直接解离散点涡方法计算薄翼平面环列翼栅的数学模型和算法，开发了相应的计算程序。实例计算结果与流场可视化实验结果对比分析表明，给出的方法较准确地描述了设计工况时叶栅进、出口的流动状态。     

转速对锥体叶轮离心风机的性能和噪声影响的试验研究

本文对锥体叶轮离心风机进行了研究，测试了不同转速下风机的性能和噪声，测试结果表明，当转速改变时压力和流量值怀按比例定律计算得到的理论值基本一致，但在较低转速下运行时，功率和效率低于理论值，而且转速越低，差值越大，文章从理论上分析了实测结果不完全与比例定律相符合的原因，并建立了此种离心风机转速与噪声间的关系式。