离心泵蜗壳断面内的紊流时均流动测量

用激光测速计测量了一台离心泵在最优工况、小流量及大流量工况下，蜗壳第Ⅳ、Ⅵ和Ⅷ断面内的紊流时均流场。发现圆周分速度的变化主要集中在叶轮出口附近，断面内有旋涡区，旋涡区扩大、消失与工况和断面位置有关。     

600MW机组锅炉给水泵前置泵轴承结构优化设计

针对600MW机组锅炉给水泵前置泵运行工况频繁变化、长时间在小流量工况运行等情况以及在小流量工况运行时存在轴承振动、发热等问题，对前置泵非传动端的轴承结构进行了优化设计。改进后的轴承更适应电厂的实际运行情况。     

核级套筒式调节阀的流量特性

为了提高核级套筒式调节阀小开度抗堵塞能力与大开度时的介质流通能力,设计了具有两个大窗口和两个小窗口的套筒,并采用仿真与实验相结合的方式研究了套筒式调节阀的流量特性。首先,基于工况参数设计了套筒窗口。然后,采用计算流体力学软件分析了不同开度下阀内流体流动规律,得到流场中压力和速度分布,计算并绘制流量特性曲线。最后,采用实验的方法测定了阀门流量特性曲线。结果分析表明,模拟值与试验值有较好的吻合,并且流量系数曲线光滑连续,满足设计要求。     

超临界高压锅炉给水泵首级叶轮性能的数值模拟研究

本文对超临界高压锅炉给水泵首级双吸叶轮内部流场进行了数值模拟,分别从外特性及内部流场结构两方面对叶轮性能进行了分析和研究;采用雷诺时均方程和RNG k-ε湍流模型、SIMPLEC速度与压力耦合算法,计算了设计工况、小流量及大流量工况下双吸叶轮的内部流场。计算结果表明,采用CFD技术可以较为准确地模拟出双吸叶轮内部流场速度和压力分布,从而完成首级双吸叶轮外特性的预测,所设计的首级双吸叶轮达到设计要求。     

PDA技术在离心压缩机叶轮内部流场测量中的应用

采用PDA技术对试验用离心压缩机在小流量工况下叶轮内部的流动进行了测量。说明了同属非接触测量手段的PIV与PDA在测量技术上的一些差别，并对如何在原有适合PIV测量的试验台上进行PDA测量提出了改进意见。分析了在小流量工况下流道内气流速度矢量的变化趋势等流动特性。     

叶片扩压器内跨盘—盖流场的实验研究

采用三孔探针沿叶片扩压器轴向测量了跨盘－盖流场，获得了叶片扩压器内速度场和压力场跨盘－盖的分布特性，并分析了中、小流量时扩压器内流动的变化趋势。实验结果表明：叶片扩压器内流动是一个既扩压又均匀化的过程，随着流动向扩压器出口的发展，沿叶片吸力面侧低速流体区不断扩大，在小流量工况时靠近扩压器盘盖侧出现倒流，此时最容易引起离心压缩机工作性能失稳。     

叶片扩压器内跨盘─盖流场的实验研究

采用三孔探针沿叶片扩压器轴向测量了跨盘─盖流场，获得了叶片扩压器内速度场和压力场跨盘─盖的分布特性，并分析了中、小流量时扩压器内流动的变化趋势。实验结果表明：叶片扩压器内流动是一个既扩压又均匀化的过程，随着流动向扩压器出口的发展，沿叶片吸力面侧低速流体区不断扩大，在小流量工况时靠近扩压器盘差侧出现倒流，此时最容易引起离心压缩机工作性能失稳。     

极大流量工况下离心泵内部流场数值分析

针对离心泵极大流量工况下内部流动特性的问题,应用流体动力学软件Fluent,采用RNGκ-ε湍流模型与SIMPLEC算法,对某一高比转速离心泵内部流场进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较。对比分析了4种不同流量工况下离心泵内部流体速度和压力分布以及离心泵的外特性。研究结果表明,在设计流量工况下,离心泵内部压力分布均匀,速度迹线平滑;较大流量工况下,蜗壳压力不断减小,速度分布不均匀;极大流量(1.7Qopt)工况下,蜗壳出口处出现局部负压现象,速度流线产生的漩涡增大,在扩散管局部位置流体受到冲击,容易出现回流现象。针对离心泵在不同工况下以及达到极大流量工况下内部流动随流量变化规律的研究,可为高比转速离心泵多工况优化设计、延长使用寿命提供参考。     

低比转速离心泵叶轮内三维流场PIV试验及数值仿真

为研究低比转速离心泵内部流场分布情况，借助于PIV试验，结合数值仿真方法对一台叶轮直径为187 mm、比转速为70的离心泵叶轮通道流场进行了测量及数值模拟计算。为对比不同湍流模型计算结果的可信度，分别采用Standard k-ε模型、RNG k-ε模型、SST k-ω模型进行计算，并将流场计算结果与PIV试验结果进行了对比。研究结果表明：在小流量工况下，叶轮通道内速度分布较不均匀，在通道后半区域靠近叶片工作面存在明显的低速区，叶片背面的中前部区域附近出现高速区；随着流量增大，叶轮通道内部速度分布渐趋均匀，水流出口角增加。三个湍流模型计算结果与试验结果吻合较好，尤其是对低速区的模拟较好。对比三个不同的湍流模型，在小流量工况及设计流量工况下，RNG k-ε模型计算结果与试验值更为接近；在大流量工况下，Standard k-ε模型计算结果与试验值吻合更好。对比离心泵整体性能表现，扬程、效率计算结果均远高于试验测量值。     

非设计工况下斜流泵叶轮进出口环量变化分析

基于RNG k-ε湍流模型对斜流泵内部三维流场进行了数值计算,重点针对非设计工况下的斜流泵叶轮进出口环量分布特征进行了分析。研究结果显示,在设计点附近的叶轮进口环量受叶片进口边影响较大,不同采样线的环量分布具有一定差异,小流量工况下受到叶轮进口回流的影响,不同采样线的环量分布趋于一致。叶轮出口环量分布受采样线位置影响较小,在设计流量点时,叶轮出口呈等环量分布。在小流量工况点,受到叶轮出口回流的影响,叶轮出口外缘处的环量数值显著增大。通过研究还发现,从叶轮出口流道通过轮毂一侧回流进入叶轮的流体微团具有与叶轮旋转方向相反的圆周速度分量,其环量数值甚至低于同工况下的叶轮进口环量值。     

螺旋离心泵不同工况下流固耦合受力分析

螺旋离心泵叶轮结构不对称性，在运行过程中所受一定的轴向力和径向力，对运行效率具有较大影响。对螺旋离心泵进行了全流道固液两相流计算，对叶轮表面压力分布、叶轮表面应力分布进行了分析，得出随着工况不断向大流量方向偏移，叶轮表面的压强逐渐增大，但叶片工作面和背面之间的压差却越来越小。流量和扬程呈负相关的关系，即流量越大，扬程越低。螺旋离心泵在运行过程中存在极大的轴向力，还受到一定的径向力。轴向力随着流量的增大而增大，扬程的增大而减小。螺旋离心泵在设计工况下运行最为稳定，越是偏离设计工况，内部流动情况越为紊乱，螺旋离心泵运行越不稳定，叶轮表面应力分布同样呈现出与流量负相关，即流量增大，叶片的应力和应变变小，在进行叶轮设计时，应在小流量工况下进行强度校核。     

离心风机大宽度矩形截面蜗壳内部流动中动量矩分布的实验研究

利用五孔探针对大、中、小三种流量工况下离心风机大宽度矩形截面蜗壳内部的三维流动进行了详细的测量，揭示了三种流量下该种蜗壳沿流动方向在不同位置处横截面内通流速度及动量矩的实际分布情况，并给出初步分析。     

影响离心蜗壳内速度场分布的流量因素

利用ＬＤＶ 测量了矩形断面离心蜗壳内的速度场，通过比较１００ ％ 、６０ ％ 和２３ ％ 设计流量工况下离心蜗壳内的流动分布，分析了流量对离心蜗壳内速度场的影响。     

特殊工况调节阀内件结构的设计与分析

针对某化工工艺的特殊流量要求,设计了一种新型调节阀结构,并对其不同开度下的内部流场特性进行了有限元模拟分析。介绍了新型调节阀结构的设计特点,分析了其3种常用开度下内部介质的压力云图、速度云图和迹线分布图,得出了其流量特性。分析结果表明,新型调节阀达到了预期的设计目标,满足了小开度与大开度的流量相差较大的特殊工况需求。     

多级泵内部流场的三维数值模拟及性能预测

利用CFD软件Fluent对多级导叶式清水离心泵的内部流场进行了数值模拟,得出了叶轮及导叶内部流道的速度和压力分布规律,并发现了叶轮进口回流,出口的二次流动特征等叶轮内部流动的细节,导叶出口区产生了一个低压区等流动特征。然后根据自编计算软件利用计算得到的速度场数据计算出泵的扬程、功率、效率和流量之间的关系曲线,并与试验数据进行了比较。结果表明:在设计工况附近,预测值与试验值吻合较好,在其它工况点,特别是小流量工况点,误差较大。     

离心泵S形叶片流动特性及水力性能分析

对离心泵而言，叶片出口角β₂是影响泵性能的一个重要参数。基于Fluent离心泵全流场数值模拟，对某型号低比转数离心泵进行了大出口角叶形的改形设计，研究了不同大出口角对离心泵水力性能的影响，并对比分析了原模型泵与S形叶片离心泵水力特性及流动特性。结果表明：离心泵扬程随着出口角的增大而增大，在出口角为90°时达到最大值。当出口角为90°时，S形叶片的水力性能最佳，在设计工况下及大流量工况泵扬程显著提升且效率有小幅度提升，但小流量工况下泵效率略有下降。S形叶片可以有效抑制离心泵叶轮内的边界层分离现象，且随着流量的增大抑制效果越明显。     

离心泵蜗壳内部非定常流动测量

利用LDV（激光多普勒测速仪）在最优工况和小流量工况下测量了比转速为93的单级悬臂蜗壳离心泵输送水时蜗壳内的非定常流动。研究表明,蜗壳内液体速度随叶轮转过角度呈周期性脉动。随着测量点离叶轮出口距离的增加,液体圆周分速度衰减较快,变得越来越均匀,周期性脉动越来越弱。速度波动值随测量点与叶轮出口距离增大而减小,其波动幅度占速度平均值的30％-70％。液流角波动值比速度波动值高1—2个数量级。离隔舌越近,速度和液流角波动值越大,隔舌对非定常流动的影响越显著。小流量工况的速度和液流角波动值比最优工况高。流动沿叶轮圆周是非轴对称的。蜗壳内流动是扩散的。小流量工况下,蜗壳流速比最优工况更不均匀,扩散更严重。     

变工况下气液两相液力透平的性能分析

利用ANSYS CFD软件对基于泵反转的液力透平进行了全三维定常和非定常数值计算,研究了变工况下气液两相液力透平内的气体分布、压力脉动、速度矩分布以及水力损失等性能。对不同工况进行的计算结果表明:小流量工况和最优工况时蜗壳、叶轮内的相对平均静压力和主频振幅都随着含气率的增加而减小;大流量工况稍有不同。蜗壳出口的速度矩呈阶跃分布,阶跃个数与叶轮叶片数相同,同一工况含气率对速度矩的影响不大;高含量率时透平叶轮出口气体出现聚集现象,含气率越高,流动过程中的水力损失越大。本文对研究气液两相介质下的液力透平性能具有一定的参考意义。     

基于CFD的双流道泵内流特性分析

针对双流道泵小流量工况效率低、运行稳定性差等问题,通过CFD数值分析,对0.6Q_d、0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d工况下叶轮流动特性进行了压力、速度分布和隔舌处的压力脉动分析研究。结果表明:叶轮内压力分布存在明显的对称性,泵内各压力梯度所占区域随流量增加而增加,压力分布逐渐向高压区移动。叶轮截面1的速度随着流量增加而逐渐增大。在叶轮截面2内,叶轮内速度随着流量的增加而增加。叶轮进口旋涡随着流量增加而逐渐减小。流体经过截面2旋涡后,在截面3两侧流道内分别形成两个单独流动旋涡。在叶轮截面3内,叶轮流道内速度随着流量增加逐渐上升。隔舌处压力脉动具有周期性。设计工况下相邻波峰与波谷相差31.3 kPa。     

离心压缩机无叶扩压器内部流场的PIV试验测量

采用PIV技术对无叶扩压器内的流动进行了试验研究，实际测量了不同流量工况下无叶扩压器的内部流场，采用整体平均法对试验数据进行了处理，得到了各流量工况下的速度场分布图，并对其进行了分析和讨论。