磁力驱动离心泵全流场数值模拟研究

为分析磁力驱动离心泵的内部流动特性,基于SST k-ω湍流模型,应用计算流体力学(CFD)软件对磁力驱动离心泵内部全流场进行数值计算研究,得到了磁力驱动离心泵轴截面、叶轮流道、压水室流道和冷却循环流道等主要过流部件流道内的流场分布规律。研究表明:小流量工况下,磁力驱动离心泵内部流动较为紊乱,随着流量的增大,泵内部流动逐渐平稳,回流孔出口处的低速区域面积及冷却循环流道内的压力值逐渐减小;介质在经过导流孔、隔离套间隙和回流孔流入叶轮进口处的过程中,压力逐步降低,且在回流孔靠近叶轮进口区域易形成低压区。     

高温高速离心泵的研制

阐述了高温高速离心泵的结构设计和水力设计方法：理论上采用以效率为目标函数的优化水力设计方法;结构上采用复合叶轮和双密封结构,经水力试验和现场运行表明,该泵具有较理想的性能指标和密封可靠性。     

基于CFD的离心泵内部流场数值模拟

采用GAMBIT建模划分网格,基于CFD技术,采用雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型对离心泵内部的二维湍流流动进行了数值模拟,得到了离心泵内部流场的压力分布、速度分布及气蚀特性规律。结果表明,叶轮内部流体从叶片入口到离心泵出口速度不断降低,压力不断升高。同时,得到了气蚀分布特性,在所研究工况条件下,气蚀首先在叶片两侧出现。模拟结果对工程实践和离心泵水力性能研究有一定的指导意义。     

离心泵密封环的数值模拟分析

用FLUENT软件对离心泵机械密封稳态温度场根据假设条件创建了模型,利用FLUENT软件进行计算分析,得到了在密封运转稳定状态下,机械密封环温度场及密封腔内流场的温度、压力分布。     

离心泵叶轮内流场数值模拟及分析

基于计算流体力学,对离心泵叶轮内部流场进行了数值模拟。采用有限体积中心格式、时间推进解法以及N-S方程计算。得到了叶轮压力分布等值线、叶轮相对速度矢量以及二次流分布,并进行详尽的分析,揭示了叶轮内部流动情况,为优化叶轮设计提供了理论依据和技术保障。     

船用离心泵汽蚀性能数值模拟与试验研究

采用CFD数值模拟的方法,对船用离心泵在不同汽蚀余量时叶轮内部压力分布和汽液两相的分布规律进行了研究,结果表明,数值模拟结果与试验结果的变化趋势一致,平均绝对误差为0.15 m。流场在隐形汽蚀阶段,汽泡只在叶片进口背面很小的局部区域内产生和破灭,不会对叶轮造成较大汽蚀破坏;在部分漩涡汽蚀阶段,在靠近叶轮出口的叶片背面位置存在低速旋涡区,漩涡区的大小及分布规律与蜗壳横截面有关;在漩涡汽蚀阶段,在低速旋涡区与蜗壳之间的通道内存在空腔,低速漩涡区和空腔的存在会影响到蜗壳内部的流动速度的稳定性,会产生很大的压力脉动进而会对船用离心泵产生较大的噪声和振动。     

多级离心泵内部流场数值模拟与节能技术研究

采用计算流体力学数值模拟Flunet 6.3.26分析软件,选取标准κ-ε湍流模型和SIMPLE算法模拟了D450-60×7型多级离心泵节能优化前后泵内流道三维湍流数值,并对比分析了采集实际工况运行数据.结果表明,优化后的多级离心泵叶轮和导叶内部流场分布更趋均匀合理、效率高、节约能源,与实际吻合,并验证了该软件的有效性,为改型优化提供了理论依据.     

PVT系统运行的数值模拟与实验研究

对PVT系统进行了合理的假设,建立了一维数学模型,对光伏电池玻璃盖板表面温度、系统水箱中水的温度等变量进行了数值模拟.搭建了PVT系统电、热性能综合实验台,并通过实验,分析了系统的电性能与热性能.结果表明,由于水箱容量、辐照强度以及封装工艺的限制,特定系统中水的温升存在一个最大值.该文涉及的系统最大温升约为18℃.同时,选取了一天中太阳辐射最强时段与环境温度最高时段进行电性能的实验研究,发现PVT组件在太阳辐射强度较大时相对发电效率提高约8%,而在环境温度较高且辐射强度较小的情况下其发电效率较普通组件没有过多优势.     

罗茨泵内部流场数值模拟研究

罗茨泵在运行中由于各种原因会出现振动大、噪音大、泄漏等问题,获得罗茨泵的流动信息对预知及解决故障问题具有非常重要的意义,建立罗茨泵流场数学模型,用CFD软件对其内部流场进行模拟,获得并分析内部介质的压力场、速度场、流量脉动曲线、进出口压差对流量影响。研究结果表明:两转子间隙处压差最大,形成较高涡流;排气口两侧有明显的涡流;出口流量在转子转动初始阶段达到峰值;进口流量和进出口压差成反比,进口流量的脉动系数和进出口压差成正比。验证了CFD数值模拟的准确性,为对罗茨泵的进一步研究和整体优化奠定了基础。     

离心泵内部非定常数值模拟与压力脉动研究

利用雷诺时均方程、双方程湍流模型并结合SIM-PLEC算法对离心泵内部三维不可压湍流场进行数值模拟,得出其内部的压力分布及监测点的压力脉动情况,在模拟的基础上,进行了外特性试验,试验证明了模拟结果的正确性。研究表明:由于蜗壳的非对称性使离心泵内部流动具有非对称及非定常特性,压力以叶片旋转频率发生周期性变化;额定流量时,监测点的压力波动幅度比偏工况时脉动幅值要小。     

双吸离心泵汽蚀性能的数值分析与试验研究

基于Rayleigh-Plesset汽蚀模型和RNG k-ε湍流模型,对双吸离心泵在设计工况下的汽蚀性能进行全流道数值模拟.分析了汽蚀初生、临界汽蚀与严重汽蚀时3个工况点的叶轮内汽蚀规律,获得了叶片面上压力与叶轮流道内空泡分布图.通过试验研究,揭示了离心泵数值模拟与试验的汽蚀、无汽蚀性能曲线变化趋势一致,误差保持在8％...     

微型离心泵模化试验方法及数值模拟研究

在医学上微型离心泵常用于血液的输送,为了用水代替血液作为试验介质进行微型离心泵性能试验研究.采用量纲分析法研究了微型离心泵的无量纲特性,建立了原型泵和模型泵的相似关系,制定了微型离心泵模化方案,并采用SST k-ω模型对原型泵和模型泵进行数值模拟.扬程、效率等微型离心泵的外特性研究表明,通过相似准则得到的模化方案是正确...     

多级离心泵首级叶轮内部流动的数值模拟

为了解多级离心泵首级叶轮内部流动特性,基于N-S方程和标准κ-ε湍流模型对三长三短复合叶轮和四长四短复合叶轮内部流动进行了数值模拟,获得了两种叶轮在额定工况及非额定工况下的内部流场分布并进行了分析。结果显示,四长四短叶轮可改善叶轮内部流场、提高叶轮吸力面压力,进一步阻止小流量下的脱流现象,有效提高了整个泵的扬程和效率及高效区。     

径向导叶对高速离心泵非定常流动影响的分析

应用计算流体力学技术对带导叶与不带导叶高速离心泵的内部流场进行定常及非定常数值模拟,从而预测出带导叶与不带导叶两种方案下的外特性曲线走势情况。同时得到了流体流经关键位置时在不同工况下的压力脉动情况,并对相应的时域图及频域图进行了对比分析。结果表明,带有导叶的高速离心泵相比于无导叶离心泵扬程较高,扬程曲线更加平缓,同时在大流量工况下,高速离心泵效率更高也更稳定。从时域图分析,不同工况下两种方案中的高速离心泵压力脉动存在明显的周期性,其中带有导叶的高速离心泵在大流量工况下压力脉动幅值相对较小,不带导叶的高速离心泵在小流量下压力脉动幅值相对较小;从频域图分析看,两种方案中的高速泵都是在一倍叶频处存在较大峰值,即动静干涉作用是引起压力脉动的主要因素,同时通过对比,在不同工况下带有导叶的高速离心泵在二倍叶频处峰值较小,说明添加径向导叶对缓解动静干涉起到一定作用。通过比较不同方案下监测点压力脉动平均值及峰值曲线图,说明在高速泵中加装径向导叶可以有效地发挥扩压作用,降低液流速度,充分将速度能转化为压能。结合上述结论,可以得出带导叶高速离心泵适合在大流量高工况下运行,如消防灭火,石油化工,航空航天等领域。     

微喷管内气体流动的实验研究与数值模拟

通过实验和数值模拟来研究气体在渐缩微喷管内流动,基于连续介质模型研究了二维微喷管内的流场及推力特性,研究分析了流量和气体入口温度对微喷管流场结构和喷管性能的影响。研究结果表明,随着流量的不断增加,气体稀薄效应相应减小,粘性力对喷管流动的影响降低,边界层逐渐变薄,马赫数不断增大,微喷管的推力大小近似与流量成线性变化,但流量变化对微喷管流场结构影响并不显著。当温度增大时,粘性损失对喷管影响较大,导致边界层变厚,影响了微喷管推进性能,流场马赫数和微喷管推力随温度的升高而下降,说明低温气体有利于提高微喷管的推进性能。     

流线形喷嘴时射流泵流场的数值模拟

为分析流线形喷嘴时射流泵的水力特性,采用紊流数值模拟方法,对流线形喷嘴时射流泵流场进行了三维计算。结果表明,随着流量比的增大,工作液流核区衰减得越慢,在喉管入口段工作液提升被吸液的区域有所减小;流量比越大喉管内紊动能最大值出现的位置会靠后且其数值会降低,两股液体混掺作用会变弱;喉管内压力随流量比的增大而逐渐降低且负压区范围有所扩大,最低负压发生在喉管壁处。同一流量比下,流线形喷嘴时射流泵的压力比略微高于圆锥形喷嘴时,但差别很小。流线形喷嘴时射流泵流场的计算成果,可为研究射流泵水力特性提供参考。     

高比转数双吸离心泵叶轮切割内部流场数值模拟

为深入分析叶轮切割对高比转数双吸离心泵内部流动状况及性能的影响,采用数值方法对三台高比转数双吸离心泵进行了叶轮切割研究,对每台泵所装叶轮均进行4次切割;预测得到了泵的H-Q、η-Q、P-Q特性曲线与内部流场压力、速度等参数的分布云图及其随叶轮切割的变化情况,根据性能预测结果得到了最优工况下叶轮的切割指数。结果表明,当叶轮逐步切割时,泵的流量、扬程、轴功率均逐步降低;切割量较小时,泵的效率基本不变;随着切割量的增大,泵的效率开始下降,当切割量达到15%时效率下降明显;随着叶轮直径的逐步减小,泵内部压力场及速度场分布不均匀性增加;由数值计算所求得的切割指数与传统切割公式中的切割指数存在不一致性。     

SCR脱硝反应塔流场数值模拟研究

选择性催化还原烟气脱硝（Selective Catalytic Reduction,SCR）技术是目前应用最为广泛的烟气脱硝技术,但由于进入催化剂层的烟气气流分布不均匀而导致价格高昂的催化剂得不到充分利用,增加了运行成本.因此,改善SCR脱硝反应塔内的气流分布均匀性,提高催化剂的利用效率,具有很大的现实意义和市场价值.文中通过数值模拟研究了SCR脱硝反应塔内导流板的结构布置对气流分布均匀性、喷氨后的混合效果、压力损失的影响,提出4种导流板加装方案,并确定了最优方案.     

二甲基醚喷雾数值模拟与实验研究

基于KIVA程序对二甲基醚(DME)的喷雾特性进行了三维数值模拟,利用高速摄影机在定容室内对喷雾过程进行了深入的实验研究．分析了环境背压、启喷压力、喷孔直径等因素对喷雾特性的影响．比较和分析了喷雾特性的模拟结果和实验数据,并将二甲基醚的喷雾特性与柴油进行对比．通过研究,获得了DME喷雾锥角、贯穿距和索特平均半径随喷射、环境条件变化的一般规律．     

液-液射流雾化的数值模拟与实验研究

建立了液-液雾化机理的数值模拟平台与实验研究平台,对水在非相溶溶液中的喷射雾化机理进行了研究。应用VOF-CSF多相流模型对雾化过程进行了数值模拟,并在相同工况下进行了实验验证和对比。研究表明,所建立的数学模型能成功地模拟连续射流雾化过程,与实验结果取得了非常好的一致性。通过数值模拟和实验相结合的方法,对雾化过程中的射锥高度、射流速度、非相溶介质流速等关键因素的影响进行了探讨,获得了相应的规律:在确定的雾化条件下,雾化液滴粒径呈现出离散性;液滴的运动方式随射流速度的增加由规则逐渐过渡为紊乱;射流速度为3.5 m/s与非相溶介质流速为0.18 m/s时,雾化射锥高度变化趋势发生转变。本文的研究结果对认识液-液射流雾化机理以及相应的工程应用,具有重要的指导意义和实用价值。