叶轮进口宽度对液力透平性能的影响

针对叶轮进口宽度对液力透平性能影响规律的认识不足问题,建设了一开式液力透平实验台,对一单级液力透平进行了实验研究,得到了该比转速液力透平的外特性曲线。采用结构化网格技术对液力透平进行了全流场数值计算与分析,数值与实验相结合,验证了数值计算的准确性。对不同进口宽度透平叶轮的数值计算结果分析表明,随着透平叶轮进口宽度的增加最高效率点向大流量偏移,大流量时的效率逐渐增加;对于一定几何参数组合的液力透平,存在最佳叶轮进口宽度使液力透平最优工况点效率最高;透平的流量扬程曲线随叶轮进口宽度的增加变得更加平坦;透平的轴功率变化相对较小。     

叶片数对泵作液力透平的性能影响

叶片数是泵作液力透平时的主要几何参数之一,为了明确叶片数对泵作液力透平时的性能影响,基于N-S方程和标准k-ε湍流模型,采用SIMPLE算法,应用FLUENT流场模拟软件对不同叶片数下的泵用作液力透平时进行了数值计算,得到了不同叶片数下液力透平的外特性曲线并分析内部流动规律。结果表明:对于低比转速离心泵作液力透平,随着叶片数的增加,流量从最高效率点向小流量偏移时效率下降的梯度增大,而从最高效率点向大流量偏移时效率呈现先增大后减小的变化趋势,另外液力透平的最高效率点随叶片数增加向小流量偏移;压头随叶片数的变化在小流量变化相对较小,而在大流量工况时,随着叶片数的增加呈现逐渐增大的趋势。内流场分析表明,随着叶片数的逐渐增加,透平叶轮中漩涡区域逐渐减小,叶轮内部的流动有很大的改善。但结合外特性分析发现,叶片数过多的增加反而不利于透平性能的提升,因此,对于具体参数组合的液力透平,存在着最佳叶片数使得泵作液力透平的性能达到最优。     

基于响应曲面法的液力透平叶轮多目标优化设计

建立了基于试验设计理论和响应面近似的液力透平叶轮的优化设计方法。以最高效率、高效区范围及转轮所得扭矩-流量曲线在小流量区的稳定性为目标函数。在使用CFturbo软件建立液力透平叶轮的参数化模型后,先用Plackett-Burman试验设计筛选结构参数,并根据结构参数对目标函数的影响将其划分为三个等级:显著因素、次显著因素和不显著因素;再用正交试验法确定次显著因素的设计中心点;最后由中心复合和Box-Behnken设计及响应面分析确定各级结构参数的最优设计点。该方法以计算流体力学(CFD)的计算结果为基础,共进行40次试验,构造了液力透平叶轮的结构参数与多目标函数的响应面近似模型,分析了结构参数间的交互效应。对最优设计点的液力透平进行了实验研究,试验结果及CFD计算值与响应面近似值吻合,且较优化前的模型在性能上有明显改善,表明基于试验设计和响应面的优化设计方法可用于液力透平叶轮的优化设计。     

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。     

能量回收液力透平的研究现状及展望

能量回收液力透平技术及应用对节能减排有重要意义。液力透平主要有反转泵形式、冲击式、导叶式以及目前一些先进国家研发的专用能量回收液力透平。透平回收装置基本布置方式有直驱式和辅助式布置。总结国内外液力透平的研究现状,其工作主要从液力透平的选型计算、优化设计、转速稳定性控制、力特性及结构强度、透平速度滑移等方面展开。液力透平能量回收装置应用广泛,其研究向着专门化、特殊化、多样化的方向发展。     

围带对透平膨胀机叶轮气动性能的影响研究

应用CFD方法对透平膨胀机叶轮流场进行计算。首先将计算结果与实验数据进行对比,验证了计算方法的准确性和可靠性。然后对比分析不同围带参数对叶轮气动性能的影响,包括围带宽度、倒角以及叶顶间隙。结果表明,适当宽度的围带有利于提高叶轮气动性能;围带出口内缘倒角有助于提高叶轮气动性能,外缘倒角则会产生不利影响;叶顶间隙会导致叶轮气动性能降低,且随着间隙增大,不利影响更加显著。     

关于调速型液力偶合器叶轮强度的有限元分析

现阶段煤矿大型带式输送机上普遍装备了调速器,能够对带式运输机进行调整,起到过载保护等作用.在该装备使用中,叶轮是传递载荷的重要元件.本文主要介绍了有限元分析概述,并且对于偶合器的整体结构进行分析,对于当前调速型液力偶合器叶轮强度进行有限元分析,为整体装置设计提供数据支持.     

轴流前弯叶轮叶顶流场特征分析

针对不同化工用前弯叶片的轴流通风机,在额定工况处数值模拟了三维粘性流场以及利用粒子图像测速仪PIV试验测量了叶顶流场。在数值结果与测量结果相吻合的前提下,分析了叶轮近上端壁面极限流线、叶顶轴向速度大小分布以及不同前弯角度叶片对叶顶泄漏流在发展阶段的影响。结果展示了叶顶流场的基本特征-叶顶泄漏涡的初始段和发展段;揭示了叶顶泄漏涡是叶顶流动阻塞的最主要原因之一;叶片前弯角度与叶顶泄漏涡稳定度之间的非线性变化;在泄漏涡发展阶段,涡度随叶片前弯角度之间"先增强后减弱"的变化规律。     

叶轮参数对旋涡鼓风机性能的影响

结合新产品开发，应用计算流体动力学有关理论对旋涡鼓风机的三维内部流场进行模拟，探讨了鼓风机叶轮参数对其性能的影响，并研究了这些影响的机理性问题。     

薄板件台阶孔冲压冷锻组合工艺的数值模拟

针对构想的一种薄板件台阶孔冲压冷锻组合工艺,应用金属塑性加工有限元模拟的关键技术,包括几何模型、材料断裂破坏、网格划分等,用DEFORM-3D软件对此种薄板件台阶孔的冲压冷锻组合变形进行数值模拟。得到了工件材料的等效应力、应变分布,速度场和力—行程曲线。提出细观变形过程可分为冲头小直径处冲孔、冲头大直径处压凹和闭式模锻三个阶段的认识,分析组合工艺特点和材料成形性能。用料厚为2.35 mm的AL-1100铝板材料进行工艺试验,获得了清晰的台阶孔形状,验证了数值模拟的认识。     

井下泥浆涡轮水力性能数值模拟及试验验证

为了提高井下泥浆涡轮的水力性能,采用NACA翼型+前弯叶片代替圆弧平板直叶片,数值模拟研究改造前后井下泥浆涡轮的内部流场和水力性能。结果表明采用NACA翼型+前弯叶片,能够有效地增加转叶压力面与吸力面的压差,降低转叶出口的能量损失,提高涡轮的输出轴功率和效率,降低涡轮进出口的压降。并通过性能试验,验证改造前后涡轮水力性能的改善效果。     

机载蒸汽压缩系统中离心叶轮的性能模拟及其研究

针对机载蒸汽压缩系统离心叶轮的性能进行了研究,并通过改变其主要参数得到不同的叶轮,对它们进行了数值模拟。结果表明:适当提高转速可以提高叶轮的压比,获得较高的等熵效率;利用大尺寸低转速离心压缩机理论的叶片数经验公式计算的叶片数不适合此类离心叶轮,实际叶片数目要比经验公式计算出来的小一些;叶片出口角度设计在60°以上时,叶轮具有较高的等熵效率;中间加载规律相比其它加载规律所生成的叶轮具有较大的压比和效率,喘振裕度大,喘振流量小,流场速度分布均匀,有很高的流通和做功能力,是理想的加载规律。研究的方法和结果对高转速机载蒸汽压缩机有一定的参考价值。     

压缩机叶轮的逆向造型及流场数值模拟

介绍了叶轮的逆向造型和内部流场的数值模拟,应用逆向造型技术对整体压缩机叶轮实现快速三维建模,再对其进行内部流场数值模拟,研究分析叶轮叶片表面的流场、压力分布及湍流等重要的流动现象,以分析检验该叶轮的动力性能,为叶轮的动力性能检测提供了又一种快捷的方法,也为探索压缩机叶型优化设计和进一步改进提供了有价值的物理信息.     

双流道转轮水力透平机的全流道数值模拟

依据给定的参数,对水力透平机进行模型设计。采用FLUENT软件对所设计的水力透平机进行了全流道三维定常湍流数值模拟,计算以雷诺时均N-S方程为基础,基于贴体坐标和交错网格划分,对控制方程进行变换和离散。采用SIMPLEC算法实现速度、压力变量的分离求解。定常湍流计算采用了标准k-ε湍流模型。模拟计算获得了水力透平各过流部件内部的流动机理,该数值计算方法和结果对水力透平机的水力优化设计具有重要意义。     

分流叶片对离心压缩机性能影响的数值分析

以一种高压比离心式空气压缩机为研究对象,主要针对不同的分流叶片长度,采用商用软件ANSYS-CFX 对其叶轮内部三维流场进行数值模拟计算。计算结果表明,应用分流叶片可以不同程度提升该压缩机的整体性能,最大可提高效率2%以上。通过对比各计算结果的熵分布云图,分析了分流叶片长度对压缩机性能造成影响的原因。     

基于iSIGHT平台的轴流泵叶片水力性能优化研究

将数值优化技术与CFD流场计算相结合,由数学过程代替设计人员的经验,控制叶片设计修改方向,构建轴流泵叶片自动优化设计平台。以多学科优化软件iSIGHT为基础,以现有优秀的轴流泵叶片模型为研究对象,建立了参数化建模、网格划分、流场计算和数值优化相结合的轴流泵叶片自动优化设计平台。以叶轮效率最高为目标函数,以扬程和汽蚀余量为约束条件,用该平台对设计工况下的初始叶片进行自动优化设计。对比分析优化前后叶片的水力性能,优化后叶片的水力性能有所提高,表明本文采用的自动优化设计方法是有效和可行的。     

叶顶间隙对离心叶轮性能影响的数值模拟

对5个不同叶顶间隙下离心叶轮通道中的流动情况进行了数值模拟,得到了不同间隙时叶轮的效率、压比随质量流量变化的性能曲线,分析了间隙对叶轮性能的影响。     

基于数值分析的前向多翼离心风机叶轮的改进

对某双进气前向多翼离心风机进行了数值模拟,分析了此类风机内部流动沿转轴方向的不均匀性,并针对这种特性提出了沿轴向改变叶轮叶片进口角、沿轴向改变叶轮叶片内径2种对叶轮的改进方法。分析结果表明,变角度处理可以改善盖侧叶轮叶片进口的正冲角,减小叶轮内的冲击损失;变内径的处理可以改善叶轮出口速度的不均匀性,有助于减小蜗壳内二次涡流。