离心泵蜗壳进口边对叶轮径向力影响的数值模拟

保证蜗壳过流断面面积和基圆直径不变,通过改变蜗壳进口边宽度,采用SST湍流模型分别对不同蜗壳进口边匹配同一叶轮离心泵进行全流道非稳态数值模拟。通过数值模拟分别得到不同蜗壳进口边的离心泵外特性及径向力特性,并对其进行分析。结果表明:适当改变蜗壳进口边对离心泵扬程、效率影响不大;同一工况下,叶轮上径向力的大小和方向时刻都在改变,且受叶轮与蜗壳动静干涉的影响呈现六角星分布,蜗壳上径向力呈现近似椭圆分布;较小蜗壳进口边的离心泵其叶轮和蜗壳上所受的径向力较小,说明较小蜗壳进口边能够改善离心泵的径向力。     

潜水搅拌器叶片安放角的性能

为研究潜水搅拌器在不同的叶片安放角度(-4°、-2°、0°、2°、4°)下对搅拌池内流场影响的差异,现分别对不同叶片安放角下的潜水搅拌器进行数值模拟并利用CFD后处理软件对所得的流场分析处理。根据数值模拟结果得出:在不同的叶片安放角下,潜水搅拌器流场的速度矢量图总体变化趋势一致且叶片安放角由-4°增大到4°,潜水搅拌器的搅拌效果越来越好;同时随着叶片安放角的增加,潜水搅拌器的轴功率、推力在不断地增大,叶片压力面的高压区也在逐渐地增大;相对于搅拌效果而言,在小转速下可以通过增大叶片安放角来增加潜水搅拌器的搅拌效果,在大转速下可以通过减小叶片安放角来控制潜水搅拌器的搅拌效果,以此达到有效节能的目的;为证明潜水搅拌器数值模拟结果的准确性,选取叶片安放角为0°时的情况进行了试验验证,为以后潜水搅拌器的研究提供一定的参考。     

导叶进口安放角对轴流泵性能的影响

为了探究导叶进口安放角对轴流泵性能的影响,采用CFD三维流动数值模拟技术对泵段模型进行分析,对其水力特性和内部流态进行研究,并与模型试验结果比对。结果表明,导叶进口安放角的变化只对导叶和出水部件有影响;在导叶进口安放角依次增加5°的三种模拟方案中,方案2在流量为355 L/s时泵段的综合性能最好,其泵段最高效率为87.0%。方案1的导叶进口安放角高效区向小流量偏移,高效区范围较小,流量向非设计工况变化时效率下降较快;方案3的导叶进口安放角高效区向大流量偏移,高效区范围较大,流量向非设计工况变化时效率下降较慢。在实际运行中,适当增大导叶进口安放角可以提高轴流泵在大流量工况下的效率,但同时应防止导叶进口安放角太小导致水泵高效区范围太小。     

固定导叶安放角及轮缘间隙对混流泵性能影响的研究

对混流泵固定导叶安放角及叶轮轮缘与泵体前盖间隙变化对泵性能影响的试验结果作了介绍。当固定导叶安放角增大时，最优效率工况向大流量方向移动，比转速增大；反之，比转速降低，泵的效率随轮缘处间隙变大会有明显减小，因此，对于可调叶片蜗壳式混流泵应重视固定导叶的设计，合理地选择轮缘间隙的大不。必要时可通过发迹固定导叶安放角来改变已有水力模型的比转速，以适应泵站要求。     

离心泵蜗壳内压力脉动特性数值分析

为揭示离心泵蜗壳流道内的压力脉动变化规律,采用雷诺时均方法(RANS),对3种工况下的离心泵内部三维非定常湍流流场进行数值计算,分析同一蜗壳断面不同位置以及沿蜗壳周向不同点的压力脉动特性。结果表明:蜗壳流道内具有非常明显的压力脉动,在各种工况下压力脉动的主频均是叶片通过频率;同一蜗壳断面上的压力脉动从蜗壳底部到蜗壳背面先减小后增大,蜗壳底部监测点的高频脉动成分较多;沿蜗壳周向,随着圆周角的增大,压力脉动减弱,隔舌附近压力脉动幅度最大,且高频脉动成分明显增加。     

空中水舌水力特性的数值模拟研究

空中水舌的水力特性与下游雾化及冲刷密切相关,因此得到空中水舌形态、水舌扩散特性和断面流速分布等计算公式十分重要。对空中水舌进行三维数值模拟,在等宽出口形式下,通过改变来流断面水流弗劳德数Fr,重点研究了水舌紊动扩散规律、断面流速分布规律等,并采用理论推导法得到沿程断面平均流速的计算公式。研究结果表明:Fr值越大,水流沿程横向扩散越强烈;水舌横向扩散率初始较大,随着射距的增加,扩散率逐渐减小;水舌纵向厚度同射距近似呈直线关系;断面流速分布服从正态分布,且不同射距处的无量纲流速分布曲线可用同一条曲线表示。     

叶轮与导叶匹配关系对立式离心泵水力特性影响的实验研究

大型含导叶立式离心泵广泛应用于高扬程远距离调水,旋转叶轮与静止导叶动静干涉引起的无叶区内高幅值压力脉动是影响其稳定运行的关键因素.为研究叶轮与导叶匹配关系对水泵水力特性的影响,对3台模型泵开展能量特性与压力脉动同台对比实验,分别监测了进水流道、无叶区和压水室的压力脉动信号,并进行时域和频域分析.结果表明:泵运行流量越靠...     

离心泵空化诱导的非定常激励特性

为了研究离心泵空化诱导的非定常激励特性,采用数值模拟方法,分析了泵叶轮内压力脉动、涡量脉动及径向力特性。结果表明：叶轮内压力脉动的主频均为叶轮转频f_i,涡量脉动的主频为1/5f_i、f_i、2f_i;压力脉动强度从叶轮进口到出口逐渐增强;涡量脉动强度在叶轮出口处最大,进口处其次,叶片中部最小;空化发展诱发低频压力脉动和低频涡量脉动;径向力的大小和方向,由于空泡排挤作用而发生变化,空化充分发展时空泡脱落和溃灭,导致径向力骤增。对离心泵内空化诱导的振动和噪声产生机理的深入研究提供了参考。     

叶片包角对高比转速离心泵水力性能的影响研究

高比转速离心泵流道宽大,包角的大小将直接影响其水力性能。基于N-S方程和RNG k-ε湍流模型,对5种不同的叶片包角模型在多种工况下分别进行了数值模拟计算分析,以对不同包角下的外特性变化趋势、叶轮内部的三维流线以及湍动能变化规律进行研究。研究结果表明:(1)随着叶片包角的增大,离心泵的最高效率点表现为先增加后减小,扬程随着流量的增大而下降,当包角增大到一定限值时,下降的幅度最为明显;(2)离心泵叶轮流线在相同的流量下,随着叶片包角的增大,流线愈发平顺光滑且越趋于叶片线型时,叶轮的总压随包角的增大而逐渐减小;(3)在设计工况下,低速区主要集中在叶轮进口的叶片工作面处,随着叶片包角的增大,湍动能逐渐减小;(4)当叶片包角在110°附近时,该泵的水力性能即达到最优。研究结果可为今后对高比转速离心泵的研究提供一定的参考。     

不同导流条安放角条件下筒装料管道水力输送试验研究

筒装料管道水力输送作为一种洁净环保高效的水力输送方式,已日益受到人们的重视.目前,管道水力输送技术已广泛应用于各工业领域,是一种有利于我国国民经济可持续发展的新型的管道水力输送方式.本文着重研究了管道车在不同导流条安放角条件下的各种水力特性,为筒装料管道水力输送的进一步研究提供一定的理论依据.     

不同叶片包角的斜流泵水力特性多维度研究

在保证斜流泵主要几何参数不变的前提下,对叶轮叶片包角为60°,65°,70°,75°和80°的斜流泵模型进行了数值模拟计算,分析了叶片包角变化对斜流泵水力特性及叶轮和空间导叶流场的影响。分析结果表明:叶片包角的改变对叶轮流道及空间导叶流道流场都会产生较大的影响;随着叶片包角(60°~70°)的增大,叶片流道扩散降低,叶片包角表面的脱流现象会得到较好的抑制,回流漩涡明显减少,叶片流道的流动较为顺畅;随着叶片包角的进一步增加,叶轮流道内的摩擦阻力也随之增大,并逐渐占据主要影响因子,说明斜流泵存在着一个最佳叶片包角值。研究结果可为斜流泵叶片包角的选择提供重要的参考。     

湍流流动计算在管道式离心泵性能预测中的应用

本文在双参考系下,选用标准κ-ε湍流模式,利用有限控制体积法对雷诺平均Navier-Stokes方程进行数值离散,采用Simple方法求解,对实际的管道式离心泵产品在不同工况下进行了三维粘性数值模拟。根据数值模拟的结果,分别分析了泵吸水管、叶轮和涡壳内的压力分布和速度分布,计算了泵的扬程、轴功率和效率,并与试验进行了对比,验证了计算方法的可行性。本文的工作对离心泵性能预测和优化设计具有重要意义。     

离心泵变角调节研究及节能分析

目前,国内离心泵工作点的调节方法主要是采用变速调节和变径调节法,但是变速调节和变径调节都有一定的调节范围,在某些情况下并不能完全满足要求。针对中小型离心泵站和灌排两用离心泵站,提出了利用变角调节来改变水泵运行工况的方法。根据离心泵的水流运动特点及叶轮进口相似三角形的关系,推导出了离心泵的流量数学模型。以山西省某供水工程和天津某灌排两用离心泵站为例,通过改变叶片的入口安放角,达到调节水泵运行工况的目的;同时,针对天津某灌排两用泵站的实际情况进行了节能分析。分析结果表明:变角调节后可以减少能耗,提高工程的经济效益。     

不同导叶参数对混流泵水力性能的影响

为探求不同导叶参数对混流泵水力性能的影响,以比转速为438的模型泵为研究对象,在模型试验验证的基础上,采用计算流体动力学方法,以常规导叶设计为基础,在保持其他参数不变的情况下,分别数值模拟计算了4种不同导叶叶片数方案和7种不同导叶片扫掠角度方案的混流泵段水力性能。数值模拟结果表明:改变导叶叶片数对混流泵段外特性影响明显,不同流量下存在不同的最优叶片数,小流量工况运行时,应适当增加叶片数,大流量工况运行时,应适当减少叶片数;不同导叶片扫掠角度对大流量区域影响显著,不同流量存在不同的最优导叶片扫掠角度且随着流量的增大从-16°逐渐偏向+24°;在流量为510 L/s时,计算扫掠角度范围内对效率的影响达5.5%。     

溢流堰表孔弧形闸门开启过程非恒定流水力特性

采用RNGκ-ε紊流模型结合动网格技术对某水利工程Y型宽尾墩泄洪表孔弧形闸门开启过程进行了三维动态数值模拟研究。为了解闸门开启过程中各相对开度的水力要素特性,采用6种不同的开启总时间,给出各开启总时间对应的闸后流速、压强等水力要素对闸门开启速度的依赖关系,并定义了反弧及消力池3个压强分布区域。研究表明,闸门开启总时间较小时,闸后水流的滞后效应明显,各对应相对开度时闸后水面线偏低;开启过程中溢流堰反弧处最大流速、冲击区最大压强等都会远大于恒定情况时的对应值。冲击区最大压强及其与调节区平均压强的差值随开启速度的增大迅速增加,且需经过较长时间才逐渐回到正常值。开启速度较小时,各水力要素增加较为平缓。将闸后水面线等计算结果与试验结果进行对比,吻合良好,验证了数值方法的可靠性,可为类似水工闸门运行提供借鉴。     

水泵水轮机导叶间不同周向偏距对水力效率的影响研究

通过三维定常数值模拟方法,分析混流式水泵水轮机导叶间不同周向偏距RCP对水力效率的影响研究。选取9种不同的周向偏距RCP,对4种不同工况的计算,得到周向偏距RCP对水泵水轮机各工况效率影响规律。考虑机组设计工况和非设计工况下机组性能,周向偏距RCP在0-4/18之间比较合理。周向偏距RCP的变化引起水力效率下降的因素为:造成活动导叶出口处速度分布不均匀,进而活动导叶出口后的过流部件流速分布不均匀使得损失增大,导致水力效率降低。     

叶片数对高比转速离心泵固液两相非定常流的影响

为了探索叶片数在固液两相流条件下对高比转速离心泵非定常特性的影响情况,利用ANSYS CFX软件,采用Mixture多相流模型,对4种不同叶片数离心泵的固液两相湍流进行了非定常数值模拟,分析了叶片数对固液两相流离心泵瞬时扬程、压力、压力脉动及径向力的影响。研究结果表明：① 随着叶片数量的增多,固液两相流离心泵的瞬时扬程增大,波动频率变快,蜗壳内及隔舌处的压力值越来越大,波动频率变快,脉动幅值反而越来越小,叶轮上的径向力会减小,隔舌处的径向力会增大;② 不同叶片数的固液两相流离心泵蜗壳内及隔舌处的压力脉动主频均出现在其叶频处;③ 叶片数为5时,是蜗壳的内压力值和压力脉动幅值增减速度快慢的分界点,也是叶轮上及隔舌处径向力大小增减速度快慢的分界点。     

采用径向回流平衡孔的低比速离心泵压力脉动特性

采用Relizable k~ε模型对具有径向回流平衡孔以及传统轴向回流平衡孔和无平衡孔结构的低比速离心泵进行全流场非定常数值模拟,并进行时域分析和频域分析。研究结果表明:平衡孔采用径向回流方式、传统轴向回流方式以及无平衡孔结构这3种方案时,离心泵的叶轮进口、蜗壳出口以及蜗壳隔舌处的流体均随时间呈周期性波动,脉动频率以叶片通过频率为主;具有径向回流平衡孔的低比速离心泵与其他2种结构形式的低比速离心泵相比,能够有效地改善蜗壳隔舌处的压力脉动情况。