叶顶间隙对半开式叶轮离心泵的性能影响研究

为探究叶顶间隙的改变对半开式叶轮离心泵外特性的影响,本文以一公开实验数据的半开式模型泵为研究对象,选取叶顶间隙δ分别为0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm和2.0mm九种方案,选取SST k-ω模型预测湍流,基于ANSYS-CFX对模型泵进行全流道数值模拟。通过CFD-Post对计算结果进行处理,得到不同叶顶间隙下离心泵扬程、效率、轴向力、轴功率四个参数变化情况以及不同叶顶间隙方案下间隙内流动情况,结合其曲线斜率、一阶导数值、内部流场情况进行深入分析,得出不同叶顶间隙下各参数的变化规律,为综合考虑各参数增长速度以及水泵应用的要求而设计半开式离心泵叶轮叶顶间隙值提供了一定的参考。     

叶轮叶片前缘倒角对离心泵内部流场影响的研究

通过采用标准的k-ε模型和SIMPLE算法,对倒角为半圆形、倒角半径为1.2 mm、2 mm以及4 mm的离心泵在不同流量工况下进行数值模拟,研究叶轮叶片前缘倒角对离心泵内部流场流动情况的影响。通过模拟以及对数值结果的后处理,得出了不同倒角离心泵模型在不同流量工况下的压力分布云图、流线图及扬程性能曲线。结果表明,1.2 mm倒角模型与传统的半圆形倒角模型的扬程曲线更加吻合,在偏离设计工况点,其扬程比传统模型的扬程更高,更加符合离心泵的实际运行情况。     

叶轮机械内部流场准三元流动分析程序

本文基于有限差分法和速度梯度法，编制了叶轮机械内部流场准三流动分析程序，通过两种方法的结合，使程序适应了大展弦北大弯曲度的长叶片的流场的预测计算，并且其求解范围也拓展到跨音速流场，在一定程序上克服了两种求解方法的局限性。     

32Sh-19离心泵流场的全三维数值模拟

针对改型后的32Sh-19 离心式循环水泵,运用CFD商业软件对其流场进行了全三维数值模拟,通过选取适当的数学物理模型得出了水泵内部流场的分布规律。结果表明改型后的水泵有较好的水力性能和变工况适应性。同时,对改型后存在的不足进行了分析并提出了改进建议。     

计算叶轮机械内部流动的一种高效的数值方法

借用现代计算流体动力学技术讨论应用数值方法来模拟叶轮机械叶栅内部的实际流动，以期获取大量真实可靠的流动信息。据此，建立一种结合湍流模型的二阶精度稳式矢能量单步差分格式并用来求解叶栅的跨音流场，数值试验表明：该方法具有精度较高，稳定性好，计算量少，收敛快等优点，在流场的计算中，较好地捕获了激波，与实验数据比较，结果令人满意。     

离心泵叶轮切削的实际应用

洛河电厂NS 3 0 0 2 0 0型凝升泵由于扬程远大于运行所需值,且泵的设计流量也大于实际流量较多。现采用叶轮切削方法,将泵的流量、扬程、及功率降低至合理值。切削后投入运行以来各项性能指标均能满足系统需求,泵组运行平稳。     

双吸式离心泵叶轮泥沙磨损数值模拟

采用欧拉—拉格朗日多相流模型,对双吸式离心泵内的水流和泥沙颗粒运动进行了模拟,并采用离散相冲击磨损模型对不同泥沙浓度和粒径条件下的叶轮磨损进行了分析,分析结果表明：离散相冲击磨损模型可以准确预测叶轮的磨损位置和磨损强度;随着泥沙浓度的增加,叶片的磨损强度显著提高;叶片吸力面的磨损强度明显高于压力面,压力面的磨损位置集中在叶片的进口和出口处,吸力面的磨损位置则随着泥沙浓度的增加而改变;泥沙粒径是影响磨损强度的重要因素,随着粒径的减小,磨损强度显著降低。     

水泵吸水池内部流场数值模拟和试验研究

水泵吸水池内的流动情况非常复杂,尤其在进水口附近存在很强的旋涡,并且会导致空化、振动现象的产生,从而降低泵站效率,因此研究水泵吸水池进口处流场分希状况具有很重要的意义。本文采用三维定常VOF两相流动模型,对进水口前的流态,尤其是空气吸入涡的流态进行数值模拟,并利用2D-PIV系统对进水口前流态进行测量从而对数值模拟进行验证。数值模拟结果和试验结果的对比表明,内部流场的模拟结果也与试验数据吻合较好,该模型能够很好的模拟吸水池的内部流动状况。     

带前置诱导轮的复合叶轮型离心泵数值分析

以对带前置诱导轮的复合叶轮型两级离心泵的流动为研究对象,分析了设计工况下离心泵内部的定常流动。利用计算后的离心泵性能参数绘制其性能曲线,并与实验得到的性能曲线作对比,证明数值分析在一定程度上的可靠性。基于数值计算准确性的前提下,分别计算短叶片不同偏置位置的流场,对比计算后绘制的性能曲线,说明短叶片向吸力面偏置可以改善离心泵内部的外特性。     

箱型双向流道轴流泵装置内部流动的数值模拟和试验研究

箱型双向流道泵装置结构简单,实用性好,然而传统的箱型双向流道泵装置存在泵装置效率较低、进水流道内易产生水下漩涡的问题,导致机组振动,危害运行安全。针对此类问题提出新型曲线扩散出水结构和进水导流墩设计方案,用于箱型双向流道泵站的更新改造。通过箱型双向流道泵装置内流场的数值模拟计算,分析了流动规律,获得了泵装置外特性曲线。同时在标准模型水泵试验台上进行了模型的性能试验,并与计算的性能曲线进行了比较,二者在高效区较为接近,说明计算可信。新的设计方案提高了泵装置效率,消除了水下漩涡,可以有效地保证泵机组运行的经济性和安全性。     

轴流泵运行工况对叶轮室进口预旋的影响

轴流泵叶轮室进口水流的流态对大型低扬程泵站水泵的安全、稳定和高效运行具有很大的影响。采用模型试验方法和三维湍流流动数值模拟方法,分别研究了轴流泵泵段装置叶轮室进口和立式轴流泵装置叶轮室进口的流态,得到以下主要结论：（1）叶轮室进口流态与水泵运行工况密切有关;（2）在正常运行工况范围内,叶轮室进口水流基本上为轴向流动,无预旋现象;（3）在小流量工况运行时,叶轮室进口的外圈水流出现与叶轮转动方向相同的预旋流动,但内圈水流仍向叶轮室方向流动,而中圈的水流则在预旋流动与轴向流动两种状态之间摆动;（4）轴流泵叶轮室进口在小流量工况发生预旋现象是泵内发生＂二次回流＂的内特性表现,水泵性能曲线出现马鞍形区则为其外特性表现。     

前置导叶离心泵的损失建模及试验

基于水力机械基本方程,建立了前置导叶离心泵的损失计算模型,将前置导叶离心泵的损失分为叶轮损失、前置导叶损失和蜗壳损失三部分。完成了不同工况、不同预旋角度下装有前置导叶的XA150/32型离心泵外特性试验。运用本文提出的损失模型预测了前置导叶离心泵的扬程和效率特性,将计算结果与试验数据进行了比较,结果表明,该模型的预测结果准确可靠且适用范围广,为实际工程中离心泵的优化设计提供了一种快速实用的性能预测方法。     

对角泵叶轮基本流态研究

在介绍对角泵基本特征的基础上,运用计算流体动力学方法,对一组对角泵叶轮的基本流态进行了数值分析,对不同叶片夹角的对角泵叶轮纵断面、出口断面速度分布及叶片压力面静压力分布特性进行了定性比较和定量计算.研究发现,对应于不同的叶片夹角,对角泵叶轮的能量性能差异很大.轴流泵叶片对角布置后,离心力的作用使对角泵叶轮的扬程提高.与对应的轴流泵相比,对角泵的最优效率点向小流量方向偏移,高效区变宽.过大或过小的叶片夹角都不利于叶轮效率的提高,应通过优化设计确定最优夹角.计算结果表明,叶片夹角为150°的对角泵叶轮能获得较高的流量加权平均效率.随着叶片夹角和流量的减小,对角泵叶轮的功率不是增加而是减小,功率特性由轴流泵逐步向离心泵过渡.     

高比转速轴流泵叶轮与导叶的正交试验优化

高比转速轴流泵广泛应用在防洪排涝等特殊场合,但其水力效率普遍偏低.为提高其水力效率,并达到节能效果,本文对比转速为1400轴流泵的叶轮与导叶采用正交试验进行水力优化,并探究优化前后泵的内流特性.先对轴流泵叶轮和导叶的几何形状进行参数化解析,对参数化后的控制尺寸设置控制因素,以水力效率为指标设计正交试验,并对正交试验结果...     

平衡孔对高温高压离心泵性能的影响研究

本文以离心泵为研究对象,采用RNG k-ε湍流模型,对高温高压条件下运行的离心泵叶轮有无平衡孔两种情况分别进行离心泵全流道三维湍流数值模拟,分析叶轮上的平衡孔对泵的性能及轴向水推力的影响,探讨了其减少轴向水推力的效果。数值模拟的结果表明,若平衡孔的大小及位置布置合适,平衡孔对泵的扬程影响较小,使泵的效率略有降低,但对泵轴向水推力的减小是有效的,与不带平衡孔的模型相比,轴向水推力减少约为15%。     

离心泵内固体颗粒运动规律的实验研究

工作在固液两相流条件下的水力机械部件普遍存在程度不一的磨损破坏,这种破坏主要是过流介质中固体颗粒对部件表面的冲蚀磨损的作用结果。本文应用高速摄影技术,全面追踪和研究了离心泵叶轮流道内固液两相流中固体颗粒的运动轨迹及规律、特别是固体颗粒与过流部件的瞬间撞击过程,系统研究了固体颗粒的粒径大小、密度、进口参数以及运行工况(流量和叶轮转速等)对颗粒运动轨迹的影响规律。固体颗粒对过流部件的冲击破坏作用主要发生在叶片工作面,质量较大的硬质颗粒主要对叶片头部区域产生高角度(60°~90°)的撞击,冲蚀破坏作用较大;质量较小的颗粒主要对叶片工作面的中后部区域产生低角度(20°~50°)的撞击,其破坏作用相对较弱。发生在这两个区域的撞击过程也存在很大的差异,颗粒撞击叶片头部后直接反射回来,与叶片中后部撞击后存在颗粒在壁面上的相对滑动过程。     

大型双向贯流式潜水泵装置的研究与应用

采用RNG k-ε紊流模型,通过对泵装置内部流动特性的三维紊流数值模拟,研究了城市引排水泵站大型双向贯流式潜水泵模型装置的性能。分析了不同导叶对泵装置水力性能的影响。计算结果表明,采用短直导叶的装置在正反向抽水时的性能均能较好地满足设计要求。模型试验的结果确认了双向贯流式潜水泵装置的优良性能,在扬程（1.45-1.65）m时正反向最高效率均已超过62.5%,验证了数值模拟计算的结果。泵装置内部流动特性数值模拟有助于对泵装置结构优化,对双向泵装置在高效区的性能预测是可信的。该泵装置已在城市生态引水及防洪排水工程中成功应用。     

副叶片对双吸离心泵口环泥沙磨损的影响分析

采用欧拉—拉格朗日多相流模型,对双吸式离心泵内的水流和泥沙颗粒运动进行了模拟,分析了不同型式的副叶片对口环磨损的影响,分析结果表明：口环附近流速较低,对泥沙颗粒的挟带能力较弱,造成口环附近泥沙浓度远远高于水中平均泥沙浓度,导致了口环的快速磨损;采用副叶片可以提高口环附近水流相对速度的径向分量,防止泥沙颗粒在口环附近区域淤积,从根本上减少泥沙对口环的磨损;副叶片的存在会引起额外的圆盘摩擦损失,导致装置效率下降,采用后弯式短副叶片可以有效减少摩擦损失。