混流式核主泵压力脉动特性预测与分析

由于结构和运行工况的原因,混流式核主泵流道中的压力脉动比普通混流泵更为复杂,掌握其流道中的压力脉动特性及在不同运行工况的特征对于满足设计的高可靠性和保证运行的安全性都很有必要。为寻找引起压力脉动的主要因素和探讨运行工况对压力脉动特性的影响,在对带球形压水室的核主泵进行全流道三维非定常流场数值模拟的基础上,对5个典型工况下叶轮和空间导叶流道中不同部位的压力脉动时域与频域特性进行深入分析。结果表明:叶轮与空间导叶的动静干涉是引起压力脉动的主要因素,压力脉动主频为叶频,其幅值取决于运行工况的流量,在设计工况运行其压力脉动的幅值最低;对于采用球形压水室的流道,压力脉动幅值沿叶轮进口向出口逐步增大并在叶轮出口达到最大值,然后沿空间导叶的进口向出口逐步减小;在小流量工况时,流道中的不稳定流动会产生更为复杂的压力脉动;在同一圆周上,叶轮进口区域的压力脉动特性并不一致,叶片背面脉动幅值大于叶片正面,而在不同工况下叶轮出口区域叶片正、背面的压力脉动特性差别不大;随着运行流量的减少,因球形压水室的几何形状影响会产生涡流和回流,导致叶轮内的中高频脉动幅值增大,若流量过小,整个流道中的脉动幅值都将明显加大;球形压水室对设计工况及大流量工况的压力脉动影响很小,但对小流量工况下的压力脉动影响较大,而且导致频率特性更为复杂。     

混流式核主泵压力脉动特性预测与分析（英文）

由于结构和运行工况的原因,混流式核主泵流道中的压力脉动比普通混流泵更为复杂,掌握其流道中的压力脉动特性及在不同运行工况的特征对于满足设计的高可靠性和保证运行的安全性都很有必要。为寻找引起压力脉动的主要因素和探讨运行工况对压力脉动特性的影响,在对带球形压水室的核主泵进行全流道三维非定常流场数值模拟的基础上,对5个典型工况下叶轮和空间导叶流道中不同部位的压力脉动时域与频域特性进行深入分析。结果表明:叶轮与空间导叶的动静干涉是引起压力脉动的主要因素,压力脉动主频为叶频,其幅值取决于运行工况的流量,在设计工况运行其压力脉动的幅值最低;对于采用球形压水室的流道,压力脉动幅值沿叶轮进口向出口逐步增大并在叶轮出口达到最大值,然后沿空间导叶的进口向出口逐步减小;在小流量工况时,流道中的不稳定流动会产生更为复杂的压力脉动;在同一圆周上,叶轮进口区域的压力脉动特性并不一致,叶片背面脉动幅值大于叶片正面,而在不同工况下叶轮出口区域叶片正、背面的压力脉动特性差别不大;随着运行流量的减少,因球形压水室的几何形状影响会产生涡流和回流,导致叶轮内的中高频脉动幅值增大,若流量过小,整个流道中的脉动幅值都将明显加大;球形压水室对设计工况及大流量工况的压力脉动影响很小,但对小流量工况下的压力脉动影响较大,而且导致频率特性更为复杂。     

液力透平进口截面对蜗壳内压力脉动的影响

为研究液力透平不同进口截面对蜗壳内压力脉动的影响,选取一单级液力透平为研究对象,利用流场分析软件CFD对该液力透平内流场进行三维非定常数值计算,在蜗壳内沿周向和径向设置监测点,计算各监测点在不同进口截面和最优工况下沿周向和径向的压力脉动,以及各监测点在不同流量和不同进口截面下沿径向的压力脉动,利用快速傅里叶变换对各监测点的压力脉动计算结果进行变换,分析各监测点处压力脉动的时域和频域分布。结果表明:蜗壳进口直径越大,隔舌处的压力脉动幅值越大;蜗壳进口直径越小,叶轮动静相干作用越强,蜗壳内压力脉动幅值越大;流量越大,不同蜗壳进口截面下蜗壳内压力脉动主频幅值之间相差越小;当离心泵用作液力透平时为了使液力透平能够较稳定运行,需适当减小液力透平进口截面面积。     

静态混合器内瞬态壁压波动特性实验研究

为了探讨静态混合器内非线性流动特性,利用动态数据采集系统对sK型静态混合器管壁脉动压力进行测量,研究湍流状态下壁压的脉动幅值、功率谱以及结构函数的扩展的自相似标度律.实验研究表明:SK型静态混合器各点压力的最大波动幅值大于125 Pa,并与进口流量呈二次函数关系逐渐增大;瞬态壁压脉动信号的一阶主频率低于0.5 Hz,功...     

液压系统液压脉动研究

液压脉动研究是液压系统动态特性分析计算中最重要部分.液压脉动对液压系统是非常有害的,不仅使系统的动态特性变劣,甚至产生共振或谐振使系统元件损坏造成事故.揭示液压脉动的变化规律,改善系统的动态性能,消除或减少压力脉动幅值,对系统的建设和使用有特别重要的意义.该论文在液压传输线理论基础上运用频率法和液电比拟法研究系统,采用理论和试验推导相结合建立数学模型,设计了液压脉动分析计算程序,并进行了实例仿真,得出了系统的振动频率及脉动压力和流量,仿真结果与试验数据很吻合,证明研究方法的正确性和可行性,具有较高的实用价值.     

摇摆对单相强迫循环流量波动特性的影响机理

针对摇摆条件下的单相强迫循环流量瞬变特性开展流量波动影响机理研究。通过调节离心泵转速、阀门状态及摇摆参数分析驱动压头、回路阻力及附加压降对流量波动幅值的影响。通过建立摇摆条件下单相流量波动方程,系统地揭示摇摆运动的影响机理.结果表明,增加驱动压头和回路阻力使得相对流量波动幅值减小,增加附加压降使得相对流量波动幅值增大。当驱动压头大于附加压降幅值的10~11倍时,摇摆对单相强迫循环流量波动的影响可忽略。流量波动方程分析结果与流量波动实验结果有很好的一致性。     

层流脉动流动对流换热数值分析

为了改进换热器设计方法及提高设备换热效率,通过建立恒定热流密度加热的圆管内层流脉动流动数学模型,对流量脉动条件下的流动与传热特性进行了数值分析.研究结果表明,脉动流动时速度与压降发生同周期的变化,但两者之间存在相位差,随着脉动频率增加,相位差逐步趋近于π/2;脉动速度的径向分布在一定频率范围内出现环状效应,频率越大速度脉动幅值越小,但环状效应越明显;温度脉动幅度随脉动频率、普朗特数增加而减小,随速度脉动幅度增加而增加.     

正弦风场新月形覆冰导线动态气动力特性

为研究脉动风场对覆冰导线动态气动力特性的影响,利用Fluent软件的用户自定义函数和动网格技术,计算了正弦风场下新月形覆冰导线在垂直振动与扭转振动耦合下的动态气动力系数,并与相同舞动条件下定常风场模拟结果进行比较;分析了来流速度脉动频率和幅值对气动力的影响.结果发现:覆冰导线在正弦风场作用下的动态气动力系数平均值略高于定常风场下动态气动力的数值;脉动风频率对阻力系数和升力系数的平均值影响较小;脉动风幅值增加会导致动态气动力系数的平均值增大.因此工程中进行输电线路防舞设计时,应考虑脉动风场幅值对气动力系数的影响.     

球面上脉动压力幅值点面转换的探讨

在研究柱面边壁脉动压力的点、面转换关系的基础上,利用相关分析方法,对球面脉动压力幅值点面转换的问题做进一步探讨,推导出球面上脉动压力幅值的点面转换的解析表达式.     

改进的柱塞泵流量脉动“实用近似”测试法

针对现有“实用近似”法测试带有复杂出口管道液压泵的流量脉动精度低的问题,提出一种改进的柱塞泵流量脉动“实用近似”测试法.基于柱塞泵、参考管道和加载阀三维流场,建立“实用近似”法测试系统的有限元模型,该模型对参考管道压力信号仿真精度大于90%;采用该有限元模型和动边界理论获得柱塞泵复杂出口管道特征参数,提高“实用近似”法对泵源阻抗估算精度.对比改进的“实用近似”法和ISO“二次源”法测试的泵源流量脉动,结果表明,脉动幅值和最小流量值基本相同,因此,改进的“实用近似”法适于测试带有复杂出口管道的柱塞泵流量脉动.     

圆管层流脉动流动的数值模拟

为研究圆管层流脉动流动特性,建立了二维非稳态轴对称模型,对壁温恒定、入口速度周期性变化的流体进行数值模拟.分析了速度振幅和频率对层流流动的影响,得到了频率和振幅对压力、温度、壁面摩擦系数影响的规律.研究表明:脉动流动时,压力、温度、壁面摩擦系数围绕相同Re下稳态流动时的数值波动;压力与速度之间存在相位差;压力、壁面摩擦系数的波动与速度振幅和频率成正比;温度的波动与速度振幅成正比,与频率呈反比;当流体脉动的频率和振幅足够大时,会在近壁面处出现回流,并且出现回流的时间会随着频率和振幅的增大而增长.     

定热流下振荡流动对对流换热的影响

对定热流下平行板间振荡层流的对流换热过程进行了解析分析。流动的振荡过程是通过压力梯度上的振荡分量来完成的。对流动过程作了一些简化假设，并着重讨论振荡频率、雷诺数、振幅等参数对对流换热的影响。结果表明，振荡使对流换热系数增加。     

井下低频脉动水力压裂技术参数优化及现场应用

对于地层压力高、岩石破裂压力大的储层,水力压裂施工面临井口泵压大、设备要求高的难题。井下低频脉动水力压裂技术通过在井底产生低频脉动,可以显著降低岩石起裂压力和延伸压力,提高压裂增产效果。通过室内实验以及理论计算,对低频脉动水力压裂技术的脉动频率及脉动压力幅值两个关键参数进行了优化。结果表明:当脉动频率为20 Hz时,岩石的破坏最为严重; 脉动频率越高,振幅衰减越快; 岩石的抗压强度与脉动压力幅值成反比,幅值越大,岩石的抗压强度越低。最后,在陕北地区低渗透油田进行了3口井的低频脉动水力压裂现场试验。试验结果表明,低频脉动水力压裂后的试验井与相邻常规压裂井相比,砂堵问题明显减少,且在降低施工压力方面具有显著效果。     

波纹管内层流脉动传热和阻力特性的数值研究

为探讨波纹管和脉动流同时使用能否实现复合强化传热的效果,利用计算流体力学软件Fluent数值模拟了波纹管在管内流体发生周期性速度变化条件下的传热和阻力特性．模拟的边界条件为：管壁温度293K;管内工质为水,入口温度333K,平均流速0．02m／s,脉动频率厂分别取2、4、5、8、10Hz,振幅A分别取0．2、0．4、0．6、0．8、1;出口压力为0．通过分析传热强化系数、沿程阻力增强系数、效应评价准则数,结果显示：管内脉动流既能强化波纹管的传热也会弱化传热;相比稳态流条件,传热最大能被强化约5．9％;脉动流会增大波纹管的沿程阻力;综合考虑传热的强化作用和流动阻力的增加,在A≥O．8且,≥4Hz条件下,管内脉动与波纹管能起到复合强化传热效果;脉动流条件下波节附近漩涡周期性的产生和消失是传热被强化和沿程阻力增加的主要原因．     

脉动流技术在管壳式换热器振动分析中的应用

为了避免脉动流技术产生的流体诱导振动造成换热器管的强度、刚度过大而导致结构失效,采用了有限元分析方法.建立换热器的流固耦合模型,施加有脉动流和无脉动流两种不同工况下的边界条件和荷载条件,从模态振型和动态响应等方面分析了两种工况下流体诱导振动对换热器管的影响.提取换热器管中间位置点和端部位置点的模态振型和动态响应曲线图,对两种工况下的计算结果曲线图进行了分析对比,结果表明：有无脉动流对管壳式换热器管的结构固有频率的影响不大;无脉动流作用时,换热管中间位置易发生刚度失效,端部位置易发生强度失效;有脉动流作用时,换热管中间位置的位移和端部所受的应力随时间呈周期性变化,可通过改变脉动流激励函数的系数来避免换热管发生振动失效.对脉动流技术安全地应用于换热器设备提供了一定的技术参考.     

三角形通道内对称三角翼的脉动传热特性

该文研究了三角形管道内加入对称三角翼扰流元件在脉动流作用下的对流换热特性,工质是体积分数为1%的Water-SiO₂纳米流体,雷诺数为500~1 600,利用CFD软件进行数值仿真。结果表明,当雷诺数和振幅定常时,即当雷诺数为1 500,振幅为0.75时,脉动流作用下存在强化与弱化换热的临界频率约为1 Hz。当临界频率大于1 Hz时,强化换热,反之则会弱化换热。当频率为10 Hz时,换热最大增强了3%;当频率为0.001 Hz时,换热最大弱化了5%。同时利用场协同原理研究了传热机理,结果表明场协同角越小,换热效果越好,并且距离三角翼片下游越近,场协同角越小。当振幅为0.75,频率为10 Hz,雷诺数为1 500时在一个周期内的平均场协同角最小,换热效果最好。     

用晶格玻尔兹曼方法研究粒子在脉动压差下的运动

用晶格玻尔兹曼方法模拟脉动流场的形成过程中,发现脉动流场也是一个个的闭合环,但是由于受到入口脉动压差影响,涡流场不是一个完全稳定状态,而是在不断波动变化的.基于最近点法模拟单个粒子在涡流中的运动情况,发现粒子在涡流场中的运动呈现波动的形式,受到入13压强周期性扰动的影响,粒子的水平速度、竖直速度、角速度也呈周期性变化.     

波节管脉冲流强化对流换热数值分析

通过数值模拟计算,探讨脉冲流对波节管对流换热的强化机理．研究表明：脉冲流强化效果与速度和频率有关,与稳流相比脉冲流可使波节管换热效果提高90％．脉冲流强化换热原因是脉冲流使得波节管波节处产生漩涡,增强扰动,减少热边界层厚度．     

脉动流条件下弹性管束换热器振动特性仿真

为了得到弹性管束换热器传热元件的振动参数以及流体诱导振动强化传热规律,对平面弹性管束的固有振动特性及脉动流作用下的弹性管束振动规律进行了研究.首先,利用ANSYS软件建立平面弹性管束有限元模型,并对管束进行模态分析;然后利用FLUENT软件对弹性管束内通入脉动流后的流场进行数值分析.结果表明:弹性管束复杂的三维运动状态提高了其换热和抑垢性能;三棱柱绕流体产生的脉动流速度变化范围为0.4~1.3m/s,波形明显,因此三棱柱绕流体更适合用于脉动流发生装置;数值计算得到的弹性管束振动频率与实际工况脉动流流体流经弹性管束时产生的频率相一致,为弹性管束换热器在实践使用中提供一定的参考意义.     

Unsteady flow about a circulation control airfoil

The unsteady flow around a circulation control (CC) airfoil was investigated with Navier-Stokes method,which includes the flow around CC airfoil with pulsating jet,the flow around oscillating CC airfoil,and the flow around oscillating CC airfoil with pulsating jet.Dynamic properties of the flow and the aerodynamic forces were rewaled.