离心泵非定常空化流动特性的数值研究

采用压力边界条件对一单级单吸蜗壳离心泵进行了三维空化非定常相变流动的数值计算,模拟过程通过定常计算、基于滑移网格技术的非定常计算、以及结合混合项模型和Schneer-Sauer方程的空化演变计算,成功捕捉了泵内非定常空化流动特性。计算结果表明:设计工况叶轮前缘空化率在0.92%～1.12%范围内以叶片旋转频率做周期性变化;当叶片靠近蜗舌时空化加剧,而泵流量略有降低;当叶片远离蜗舌时空化减轻,流量有所增加。     

Numerical Investigation on Fluid Structure Interaction Considering Rotor Deformation for a Centrifugal Pump

The existing research for unsteady flow field and the corresponding flow induced vibration analysis of centrifugal pump are mainly carried out respectively without considering the interaction between fluid and structure. The ignorance of fluid structure interaction (FSI) means that the energy transfer between fluid and structure is neglected. To some extent, the accuracy and reliability of unsteady flow and rotor deflection analysis should be affected by this interaction mechanism. In this paper, a combined...     

离心泵蜗壳内非定常流动特性的数值模拟及分析

基于RNG k-ε湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,对离心泵内部非空化和空化工况下的非定常流动特性进行数值模拟,分析空化模型中凝结项经验系数对数值模拟结果的影响,并根据试验结果修正离心泵空化流动数值模拟中凝结项经验系数;数值模拟得到的离心泵扬程随有效空化余量的变化曲线与试验结果吻合较好,验证数值计算模型和方法的准确性和可靠性。数值模拟结果表明：离心泵非定常流动中,非空化、临界空化和充分发展空化工况下,蜗壳内监测点的压力脉动主频均为叶片通过频率;空化对离心泵蜗壳内压力脉动的影响较大,非空化时压力脉动最大幅值在蜗舌处,空化时压力脉动最大幅值在第1断面附近,其原因是离心泵出现空化时第1断面处旋涡强度增强,且随时间变化剧烈,对流动产生强烈扰动。     

螺旋离心泵管路内流的数值模拟研究

文中采用现代计算流体动力学(CFD)的计算方法,对螺旋离心泵的管路内部流动的实际流场进行了数值模拟,并给出了流场控制、颗粒在流体中的运动和受力的求解方程式,最后对计算结果进行了分析。     

离心风机整机准定常流动数值研究

对一离心风机的在设计工况与变工况时整机内部三维粘性流场的数值模拟,捕捉到了离心风机内部许多重要的流动现象,证实了由于蜗壳的非对称性而导致叶轮与蜗壳的相互作用时会引起整个流场非对称的流动特性,对离心风机内流场的压力等参数的分布及叶片所受激振力的分析结果为探讨影响离心风机效率的原因,改进叶型设计,提高效率,扩大运行工况范围等,提供了重要的理论依据。     

实验用离心泵叶轮内流场的PIV测量

离心泵叶轮内流场的流动规律直接影响泵的扬程、效率等外特性指标,利用PIV测试技术可以在不干扰流场的情况下,进行高精度的测量。在实验中,使用PIV测量技术测量了离心泵内部流场,得到了离心泵内的速度分布,初步掌握了离心泵在不同工作条件下内部的流动特性。     

分流叶片对离心泵流场和性能影响的数值预报

针对低比速离心泵IS 50-32-160模型,给出不同叶片数下、不同分流叶片长度的设计方案,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)方法,对多方案的全流场进行分析。对非设计流量工况计算采用了稳态N-S方程求解,对于叶轮和蜗壳、前后腔体的交界面采用滑移网格技术进行处理。通过叶轮叶片上扭矩分析,并结合以往试验和计算经验,给出适用于低比速离心泵分流叶片长度的设计公式;流场计算结果显示：分流叶片有利于叶轮出口和蜗壳入口的压力、速度分布均匀性,能有效提高叶轮出口压力,减小压力脉动;通过不同工况的计算模拟,预测各个设计方案离心泵的性能,结果表明：含分流叶片离心泵的效率向偏大流量处偏移,扬程提高较多,且功率曲线更加陡峭。最后总结了不同叶片数对水泵性能的影响,给出不同设计要求时叶片数取值参考。     

离心式风机流动特性的数值分析

对应用于褐煤提质系统中的离心风机进行了数值模拟。使用Fluent6.2软件,先在AutoCAD中进行几何建模,导到Gambit中划分区域,采用三角形网格进行离散处理,采用合理的湍流模型来描述,将计算结果应用于相应公式计算其效率,并与褐煤提质系统中的实测数据进行了比较,得出了较为可信的结论,对于褐煤提质系统的实际应用提供了可靠的条件。     

双蜗壳离心泵内部流场数值计算分析

借助于CFD软件,基于雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型运用SIMPLE计算方法对叶轮双蜗壳内部流场进行数值模拟,通过模拟双蜗壳与过渡流道内的压力场、速度场、速度矢量分布和流动迹线的三维可视化的流动规律,得出与试验结果相吻合的结果.运用三个不同工况下速度场和压力场的计算结果,分析该叶轮和过渡流道的内部水力特征,通过计算结果和流动细节以及结构特点,探索双蜗壳及过渡流道内的回流、撞击等流动规律.     

离心泵内流场计算及空间导叶内流动分析

以带有空间导叶的离心泵为研究对象,通过CFD方法,在三种工况下,对包括吸入室、叶轮和导流壳在内的全三维湍流场进行数值计算,获得了导流壳内的速度分布和压力分布.结果表明:导流壳能很好地将叶轮中流出的流体的动能转化为压能,并消除速度的圆周分量;在0.8Q工况下,空间导叶的进口冲角增大,容易在空间导叶背面产生流动分离,造成水力损失增加;在1.2Q工况下,空间导叶的进口接近无冲击入流,在进口处流速分布较均匀,其内部未发生流动分离现象.此计算结果可以为试验研究和模型优化提供参考.     

离心泵后泵腔内液体压力数值分析与验证

离心泵轴向力的大小与泵腔内压力分布密切相关,而试验测量轴向力成本较高,因此采用数值模拟展开泵腔内压力分布规律研究,并提出简便的试验测量轴向力方法显得格外必要。利用数值模拟计算,在0.6 Q_(sp)~1.2Q_(sp)工况下,研究离心泵后泵腔压力沿轴向、径向、切向分布规律,绘制后泵腔压力在0°、90°、180°、270°及压力均值沿径向分布曲线,得出后泵腔轴向力大小,推导两种近似计算泵腔轴向力公式,提出简便的试验测量泵腔轴向力方法,并将后泵腔压力模拟结果与试验结果对比,验证模拟结果的真实可靠性。结果表明:同一流量工况点,后泵腔压力沿轴向保持不变,沿径向随半径增大而增大。流量越大,后泵腔压力沿切向分布越具有轴对称性,沿径向增大越均匀。后泵腔轴向力两种公式计算结果与数值计算结果相对误差极小,后泵腔区域压力均值与其径向几何中心处压力均值大小相等。在试验测量离心泵泵腔轴向力时,只需要测量泵腔沿180°径向中心处压力值,便可近似求得泵腔区域轴向力大小。     

离心通风机蜗壳内的流动特征及节能改造试验研究

利用FLUENT软件对G4-73No.8D型离心式风机以及分别加装圆筒型、圆锥筒型防涡圈后的风机内部三维流场进行数值模拟,结果表明,加装防涡圈后的风机蜗壳内部流场流动明显得以改善。对风机在加装防涡圈前后进行的性能试验表明,风机加装圆筒型和圆锥筒型防涡圈后,当相对流量 时,效率平均提高了3.1%和3.48%,验证数值模拟的正确性。理论和试验研究还表明圆锥筒型防涡圈节能效果优于圆筒型防涡圈。     

螺旋离心泵内固液两相流的数值模拟

以螺旋离心泵为对象,利用欧拉k-ε数学模型对其内部三维流动进行数值模拟,计算了颗粒直径相同和浓度不同、颗粒直径不同和浓度相同以及同一流体中含有两种不同直径颗粒等三种状况下螺旋离心泵的液固两相流场,比较了颗粒直径和浓度对计算结果的影响,分析了浓度、速度、压力等流动参数在泵内的分布规律及相互影响,为改善叶轮的性能和进一步深入研究泵内的液固两相流动机理提供了一定的参考.     

孔板前后倾角对高速离心泵流场特性的影响

为了更深入的研究孔板形式对高速离心泵进口段回流漩涡的影响,提出改变孔板前后倾角大小的方法,主要设计了25种不同倾角孔板的组合方案,利用电脑模拟软件ANSYS-CFX对某一高速离心泵进行全流场的数值模拟分析,从中选取了对高速离心泵水力性能提高较大的3种倾角方案,对比分析高速离心泵的整体的流线和进口段的速度矢量变化情况,诱导轮叶轮压力和内部流场的影响,并对不同倾角孔板的性能曲线进行分析。综合对比分析为:-20°/10°型孔板能较好的改善进口段的回流漩涡,抑制诱导轮内部的回旋流,对高速离心泵的水力性能有很大提高。     

离心泵内部流场数值模拟与性能分析

利用FLUENT6.3软件对ISG65-125离心泵过流部件全三维流场区域进行数值模拟。在多重参考系坐标下,基于雷诺时均N-S方程与标准k-ε模型,采用非结构化网格和标准SIMPLE方法求解,对离心泵内流现象和规律进行了分析,并将数值模拟结果与实验值进行对比,验证了模拟结果的可靠性,总结了产生误差的因素。     

多级离心泵内部流动的数值模拟与优化

以某公司在北赵引黄工程中设计的某型号多级离心泵为研究对象,应用CFD软件对其内部流场进行了三维数值模拟.在分析流场的基础上,对过渡流道的结构提出了两种优化方案,并对优化后的多级泵的内部流场进行数值分析,结果对比表明,方案二最优.     

基于ANSYS CFD的离心泵内部湍流数值模拟分析

叶轮是泵的核心部位,离心泵的性能参数主要包括流量、流体流速及压力,压力特性曲线的走向与叶轮的设计有重要的关系.观察离心泵的有限元分析曲线,可以准确、直观地得到叶轮内部流体的流速、压力曲线分布及内部受力情况.为了分析离心叶轮内液体流动特性,采用扩展的标准k-ε湍流方程与Smplec算法,应用流体动力学软件Fluent,对...     

航空燃油离心泵内流特性分析

针对航空发动机燃油离心泵内流特性研究,采用雷诺平均方法和滑移网格技术,在多工况下进行数值模拟,得到了内部流场细节和压力流量曲线.结果表明:由于流体绕过叶根时加速,可能出现局部低压区并导致气蚀;随着流量的增大,叶轮中相对速度增大,根据速度合成法可知,叶轮边缘出流速度随之减小,最终导致泵内静压降低;随着转速的提高,泵内速度...     

非结构网格离心泵全流场数值模拟研究

相对于传统的理论和实验方法,采用数值模拟的方法能够更快捷地获得离心泵的内部流场分布。研究了离心泵全流场数值求解的方法,构建了离心泵的几何模型并划分非结构网格,采用了CFX软件,通过求解雷诺平均N-S方程,对离心泵流场进行了数值模拟,计算得到了离心泵在不同工况下的扬程和效率。将计算值与实验值进行了对比,在设计工况点Q的条件下,扬程相对误差为2.8%,效率值相对误差为1.8%。因此,针对离心泵建立的基于非结构网格的离心泵全流场数值求解方法是可靠的,能够快速准确的对离心泵进行性能预测与分析。     

External Characteristics and Internal Flow Features of a Centrifugal Pump during Rapid Startup

Centrifugal pumps always work under steady conditions,and many researches focus on the steady operation.But transient conditions,such as sudden startup and shutdown,are inevitable.The researches on the inner flow of centrifugal pumps under transient conditions have been done,and they show that the transient operation is different from the steady operation.In order to research the evolution of unsteady flow in a centrifugal pump under transient conditions,and to investigate the mechanism of transient effects by analyzing the unsteady flow in a centrifugal pump,the external characteristic experiment and the internal flow numerical calculation of the centrifugal pump with an open impeller during startup is presented.The relationships of the rotation speed,capacity and head between start-time are obtained by the external characteristics experiment.The numerical calculations under startup process are carried out by using the k-e model and N-S equation.The distribution of velocity and pressure in the inner channel of the tested pump was obtained by choosing fourteen start-time points and twelve geometrical points in the impeller channel during startup.The calculation results show that the velocity and the pressure increase linearly with the start-time before rotation’s speed gets steady,then changes almost horizontally after rotation speed becomes steady,then fluctuates until being steady.The internal flow characteristics are in good agreement with the external characteristic experimental results and numerical calculation.The simulation methods and results make the basis for the diagnosis and optimization of under flow in the centrifugal pump during transient operation.