导叶式离心泵瞬态空化流动及压力脉动分析

采用RNG k-ε湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型对导叶式离心泵进行数值模拟,得到内部压力脉动频谱曲线。结果表明：叶轮监测点压力脉动峰峰值沿流动方向逐渐降低,主频为8倍转频及其倍频;随着空化加剧,叶轮压力脉动峰峰值逐渐降低;正反导叶压力脉动主频均为叶频及其倍频,且幅值随空化发展而增加;空化在轴向上表现为自叶轮前盖板向后盖板空泡体积分数逐渐增加;叶轮与正导叶之间动静干涉使叶轮内流场产生周期性变化,造成压力脉动呈现周期性波动。     

调节阀内瞬态空化压力脉动特性分析EI北大核心CSCD

基于计算流体动力学方法,数值研究了液压调节阀内瞬态流动及其压力脉动特性。通过对近壁面的压力信号进行频谱分析,讨论空化形态的变化过程与壁面压力波动之间的关系。结果表明:调节阀内云状空穴变化呈现出准周期性的发展过程,空化频率为565 Hz,其空化变化过程包括:附着型空穴生长、附着型空穴断裂和脱落以及游离型空穴生长和溃灭;空穴尾部近壁面处的逆压力梯度是引起反向射流的主要原因,反向射流与主流相切形成漩涡,促使附着型空穴脱落;此外,空穴发展变化也对流道内压力脉动产生影响,阀内不同截面上的平均压力变化具有相同的主导频率,且该频率与附着型空穴非定常准周期生长、断裂、脱落频率基本吻合。     

含沙空化对轴流泵内压力脉动特性的影响

为了阐明含沙量、粒径、空化等因素对轴流泵内部压力脉动特性的影响,分别在清水、含沙水、清水空化及空化与泥沙磨损联合作用下,采用SST k-ω湍流模型对轴流泵内部压力脉动特性进行数值模拟分析,得到以下结论:泥沙的加入会加剧压力脉动,且促进空化的发展;叶轮出口处脉动系数均大于进口处,说明除空化外,叶轮与导叶的动静干涉是引发压...     

双吸离心泵压力脉动特性数值模拟及试验研究

为深入了解双吸离心泵内部非定常压力脉动特性,对一台双吸离心泵在0.6Q_d、0.8Q_d、1.0Q_d和1.2Q_d工况下的压力脉动特性进行了试验和数值模拟研究,得到了吸水室和蜗壳壁面上3个监测点的压力脉动时频域特性及泵内部压力脉动强度分布。对比试验和数值模拟的泵外特性和监测点的压力脉动功率谱密度,验证了数值模拟的准确性。结果表明:在设计工况和小流量工况下吸水室监测点处叶频是压力脉动的主频,在1.2Q_d时主频转变为轴频,且轴频的幅值随流量变化较小;因吸水室顶部漩涡较多,采用SST k-ω模型进行数值模拟未能准确预测吸水室中的压力脉动。蜗壳上监测点的压力脉动主频为叶频,其振幅随流量的增加先减小后增大,由于蜗壳内压力脉动主要原因为叶轮和蜗壳的动静干涉作用,数值模拟可以准确预测蜗壳中的压力脉动。在小流量时蜗壳出口处监测点的压力脉动主频为轴频,在设计工况和大流量时为叶频,但由于数值模拟未考虑环境因素,使得其结果与试验有偏差。蜗壳中压力脉动强度随着流量增加先降低后变大,在设计工况最低,在设计流量和大流量工况下隔舌断面上压力脉动强度对称分布。     

离心泵空化下的转速瞬变特性试验研究

通过安装轴编码器获取了离心泵空化过程的转速瞬变信号,利用时域和频域分析手段进一步探索在不同空化程度下转速瞬变的特点和规律.分析结果表明:当离心泵内刚发生空化时,离心泵的转速变化范围最大,以标准差衡量转速的波动程度也最大,严重空化时转速的波动程度高于未空化时的波动程度;在频域上,试验用离心泵-电机系统的转速的固有频率为2...     

离心泵蜗壳内非定常流动特性

基于修正的RNG k-ε湍流模型和输运方程空化模型,对离心泵内部非空化和空化的非定常流动进行了数值模拟,计算结果与试验结果吻合较好,验证了数值模型和计算方法的准确性。在离心泵蜗壳内布置了5个监测点,分析了蜗壳内非空化和空化工况时流动特性。结果表明:离心泵非空化和临界空化工况下,蜗壳内压力脉动的主频为叶片通过频率145 Hz或290 Hz,而在充分发展空化工况下,压力脉动的主频非常低,可能原因是空泡剧烈的脱落及溃灭引起的。三种工况下,离心泵蜗壳第2断面附近的压力脉动最大幅值均远大于其它监测点,原因是此处存在较强的二次流,出现了两个非对称反向旋涡,两个旋涡的涡心位置、形状、强度随时间不断变化,对流动产生较强扰动,诱发强烈的压力脉动。     

中比转速离心泵进口回流特性研究

离心泵运行在小流量工况下时,进口会出现回流现象,回流的发生会恶化叶轮进口的流动,降低泵的性能,影响泵的运行可靠性。为研究离心泵小流量工况下进口回流特性,以IS100-80-160型离心泵为对象,采用CFD软件ANSYS CFX,基于RNG k-ε湍流模型对模型泵内部流场进行了定常、非定常数值模拟,获取1.0Q_BEPA、0.85Q_BEPA、0.51Q_BEPA、0.34Q_BEPA工况点下叶轮进口流动状态、进口管内速度分布、湍流分布及进口各截面压力分布,并对叶轮进口处及进口管内压力脉动信号进行频域分析得到以下结论:回流出现时,叶轮进口的流动状态可以分为螺旋状回流、螺旋状入流和轴向入流;回流发生时具有明显的低频高幅脉动特征;螺旋状回流的流动相比于轴线区域的轴向入流更加不稳定。搭建了闭式试验台,对模型泵进行了外特性试验与压力脉动实验,采集了压力脉动信号,并针对主要频域进行相位分析,验证了数值模拟结果的正确性。该研究为小流量回流工况下离心泵进口不稳定流动预测提供依据,丰富了离心泵设计理论,对并为水力优化提供一定的参考。     

采用MATLAB Simulink的液压管路瞬态压力脉动分析

给出了包括瞬态摩擦阻力项的液压管路中瞬态压力脉动分析的数学模型,提出了采用MATLABSimulink中SELECTOR模块对偏微分方程进行空间上的积分,从而求解时间和空间域上的二维偏微分方程的新方法,以一段两端分别连接油箱和阀的直管道为例,利用该方法对液压阀突然关闭后管道中压力脉动动态响应特性进行了求解,给出了相应的压力脉动波仿真结果,与已发表的采用特性线法和有限元法求解结果进行了比较,并对数值计算中的非物理振荡问题进行了讨论。     

旁通装置控制离心泵空化特性的数值模拟与试验

为了研究旁通水路对离心泵空化性能的影响规律,以一台比转速为32的低比转速离心泵为研究对象,在蜗壳第八断面靠进口侧位置处至吸入段搭建一旁通管路.采用修正的SST k-ω湍流模型和Kubota空化模型,在不同空化数下,对原型泵和带有旁通水路的离心泵进行三维非定常数值模拟,并同试验结果进行对比.结果表明:低比转速离心泵在搭建...     

基于分形维数和BiLSTM的离心泵空化状态识别方法

针对离心泵空化状态下压力脉动信号的非线性和复杂程度以及浅层机器学习方法在数据深度挖掘上的不足,提出一种基于分形维数和双向长短时记忆神经网络的离心泵空化状态识别方法。通过离心泵空化试验获得不同空化状态压力脉动信号。采用固有时间尺度分解对压力脉动信号进行处理,筛选出有效分量,计算其盒维数和关联维数,构建空化分形特征向量。将空化特征向量导入基于双向长短时记忆神经网络的空化状态识别模型。研究结果表明,有效分量的盒维数及关联维数随空化系数的变化具有明显的规律性,且模型识别的准确率高达92.8%,能够实现离心泵空化状态的识别。     

动静叶相互作用对离心泵空化特性影响的数值分析

为研究离心泵旋转过程中的空化特性,以实验室的小流量离心泵为基础建立三维模型,采用Rayleigh-Plesset空化模型和Transient Blade Row模型对离心泵进行瞬态空化计算,分析旋转角变化时其空化体积分数变化情况。结果表明,当旋转角度为8°左右时,空化体积分数最小,扬程最高;当旋转角度为40°左右时,空化体积分数最大,扬程最低;当旋转角度为120°左右时,叶片的载荷存在较大值。     

离心泵快速启动过程瞬态性能测试系统的研制

离心泵在快速启动过程中表现出明显的瞬态特性,其瞬态水力性能与稳态运行过程的性能存在较大区别,快速启动的试验研究对于离心泵在特殊场合应用打下重要基础。由于其测试方法与一般水泵试验方法存在明显区别,因此专用试验台的研制是瞬态性能试验的重要基础。文中介绍试验系统的整体结构和数据采集系统,以及瞬时流量、扬程、转速等参数的测试方法和瞬态汽蚀特性的测试方法,同时还给出了各瞬态性能数据的描述方式和修正方法。通过在该试验台上进行的多次试验的结果可以看出,该试验台能较准确地测试离心泵的瞬态特性和稳态性能。     

周向槽对半开叶轮离心泵流动特性的影响研究

离心泵内的不稳定流动现象会产生压力脉动,为了改善半开叶轮小流量工况下的内部流场和压力脉动,通过在前盖板上布置周向槽,分析了周向槽对叶轮内部流动特性和压力脉动的影响.结果表明,周向槽为泄漏流提供了周向通道,泄漏流能够从槽内快速通过,降低了泄漏流的驱动力,使得主流与泄漏流的交界面向叶片尾缘移动;靠近叶顶间隙叶片进口相对液流...     

轴对称体空化水动力脉动特性的实验研究

为了研究轴对称体非定常空化的脉动特性,采用高速全流场显示技术和动态测力系统实验研究了绕半球型和平头轴对称体的非定常空化流场及其动力特性。实验在闭式水洞中进行,采用高速摄影的方法观察了在不同空化数下绕半球型和平头轴对称体的空穴形态,总结了在不同空化数下空泡形态的脉动特性;测量了轴对称体受到的阻力,并对阻力信号进行了时频分析,得到了轴对称体阻力在非定常空化阶段的时频特征。结果表明:空泡形态及其对应的动力特征随着空化数的变化存在明显的非定常特性,空化流场形态与动力特征频率存在高度的相关性。并且不同头型轴对称体的脉动特性存在明显的差异,半球型轴对称体空泡流动的脉动主要是空泡尾部的高频小脱落引起的,而平头轴对称体的空泡流脉动成分主要是大尺度的漩涡空泡团的周期性脱落,空化流场的低频特征频率与空泡的大断裂相对应。     

管道不可压缩流动压力脉动(伪声)的数值研究

以直管和90°弯管为对象,研究管道不可压缩流动的水动力压力脉动(伪声)特性.分析了不可压缩流动中压力脉动的Poisson方程,并与波动方程进行了比较;在管道进口处设置随时间正弦变化的压力脉动,使用SST k-ω湍流模型,通过数值求解不可压缩流动的Navier-Stokes方程得到直管和弯管内的脉动流动;比较分析了直管和...     

入口压力对转子−径隙式水力空化反应器空化性能的影响研究

水力空化现象已广泛应用于工业生产和医疗卫生等多个领域。文章主要研究一种新型转子−径隙式水力空化反应器中入口压力对其空化性能的影响。通过数值模拟,分别计算反应器在入口压力为0 atm、0.5 atm和1 atm时,空泡体积以及转子域和定子域空化特性的变化。研究结果表明,随着入口压力升高,反应器空化强度逐渐下降。当入口压力由0 atm增加至0.5 atm和1 atm时,空泡体积分别减少33.3%和49.6%。这一现象归因于流体内部压力升高,导致所需的压降增大。转子吸力面达到空化临界值的区域缩小,空化强度减弱。此外,随着入口压力增大,主流区流速减小,定子盲孔与叶片对流体的剪切作用减弱,盲孔内流场受到的影响减小,低压区域减小,导致剪切空化强度的减弱。     

叶片挤出机熔体压力响应及挤出特性EI北大核心CSCD

利用自行研制的叶片挤出机实验研究了工艺参数对熔体压力及挤出产量的影响,分析了叶片挤出机的挤出特性、成型加工过程中熔体压力的动态特性及响应。结果表明,在叶片挤出机中熔体压力随时间周期性脉动变化,实现了脉动压力诱导的挤出成型过程;熔体压力的脉动频率为转子轴角频率的4倍;脉动幅值随转子轴转速的增加而增加,沿挤出方向逐渐减小,口模压力对脉动幅值的影响较小。与常规单螺杆挤出机相比,叶片挤出机具有正位移输送特性,口模压力、物料特性等对产量的影响小,设备挤出特性"硬"。     

小波在瞬态空化噪声分析中的应用

本文采用小波变换对于空泡溃灭过程中辐射的瞬态噪声进行了分析,得到对应的小波系数随时间和频率的变化图象。与传统的Fourier谱相比,小波系数图象能描述出噪声谱中各种频率成分随时间的变化,更准确地反映出瞬态空化噪声的时域特征。     

基于CFD的舌簧排气阀流动特性研究

气阀是活塞式压缩机最为关键的部件,其工作性能直接影响压缩机的能效。本文首先对气阀的流动特性进行分析,然后基于CFD的方法,在Fluent中模拟了舌簧排气阀稳态和瞬态流动时的压力场、速度场的分布,对造成气阀压力损失的流截面比、扩散角以及阀片升程这些因素进行分析。研究表明:较小的通流截面比和扩散角有利于减小气阀压力损失;较大的阀片升程虽然能降低阀隙速度,明显减小气阀压力损失,但是过大的升程不能有效降低压力损失,反而会增加阀片的磨损,减少阀片的使用寿命。最后,论文以某型号压缩机为例,实验验证了仿真分析结论的正确性。通过对舌簧排气阀流动特性的分析,为气阀优化设计、提高气阀效率提供了参考依据。