水泵性能曲线平坦改陡降性能改进研究

本研究对端吸泵12个基型叶轮、蜗壳进行了水力计算校对,并做了匹配性校核,重新设计了蜗壳。减少第Ⅷ断面面积,使叶轮与蜗壳的匹配性值高效流量点在额定点附近,使得流量-扬程曲线平坦改陡降,解决了客户调频使用压力不易控制的问题。     

Y4-73离心通风机叶轮的高比转速优化设计研究

为了提高Y4-73离心通风机在大流量工况运行时的气动性能,在原通风机蜗壳不变的基础上,优化设计了一种高比转速叶轮,结合试验和数值模拟对其气动性能进行分析并研究了3种不同叶型对该风机性能的影响。研究结果表明,与改进前相比,高比转速离心通风机最高效率点向大流量工况偏移,虽然风机最高效率点的效率较原风机降低了3%,但在实际应用的大流量设计工况下,效率提升了10%。在此工作点下,改进后的高比转速叶轮与原蜗壳匹配性更好,叶片负荷提高,在靠近蜗舌和叶轮前盘处的流态有较大改善。当风机叶片为板型时,在设计工况下效率较薄翼型风机提升了1%。板型叶轮叶道内的流动分离现象有所减弱,尾迹损失小,叶轮出口气流角较大,使得叶轮出口处有效通流面积增大,从而提升了叶轮的做功能力,同时减小了蜗壳内的流动损失。     

计算离心泵面积比和蜗壳面积的方法

依据离心泵的面积比原理,推导得出了计算离心泵面积比的计算公式,公式体现了面积比值和叶轮、蜗壳的水力参数关系。提出建立在面积比原理基础上、低比转速离心泵在加大流量设计后的面积比、蜗壳第八断面面积的计算方法及公式,面积比及蜗壳的第八断面面积和泵的流量加大系数、比转速加大系数得到了联系,也和叶轮、蜗壳的水力参数有关。解决泵行业一直依据经验统计值确定面积比而不能使低比转速离心泵在设计点效率最高这一问题。实例表明:提出的计算方法能够提高低比转速离心泵的效率,充实低比转速离心泵的设计理论。     

系列化双吸硫酸风机通用蜗壳的设计及性能分析

运用CFD软件NUMECA对某双吸硫酸风机系列化叶轮中的最大流量叶轮和最小流量叶轮进行数值计算,进而根据计算结果设计系列化叶轮通用的蜗壳。采用自由运动速度法分别设计常用的易于制造的圆形蜗壳和方形蜗壳进行性能对比。通过计算对比发现方形蜗壳比圆形蜗壳效率和压比均较高,具有较好的变工况性能。设计系列化叶轮通用的蜗壳有助于减少蜗壳数量,降低生产成本。同时用数值模拟的设计方法具有方便快捷、成本低、调整性好等较多优势。     

循环泵蜗壳借用设计的实例分析

叶轮与蜗壳的匹配特性对泵的性能参数影响很大,对不同叶轮与同一蜗壳的匹配进行设计验证,即通过借用蜗壳来匹配不同叶轮达到不同的设计参数,满足不同工况的参数要求,达到整体降低产品成本的目的。     

扩大单级离心泵性能的设计方法探讨

针对蜗壳式单级离心泵提出保留泵体、仅改变（增大）叶轮外径,从而达到加大泵的流量、扬程而对效率影响不大的方法。举出了设计实例。     

提高高速泵效率的试验研究及CFD分析

通过对两组不同叶轮结构的内部流场进行研究,找出高速泵内部流场的变化规律,为高速泵选择结构合理的叶轮型式.通过改变高速泵蜗壳的喉部直径、后盖板面积来对高速泵进行试验分析,加大喉部面积能提高泵的截止流量,扬程曲线变平坦,但是小流量点扬程会有所下降,减小后盖板面积和扩大喉部面积都能提高泵的效率,减小后盖板面积能显著提高泵的效率.     

水厂送水泵机组的优化改造与成果

造成水泵运行效率偏低,配水电耗过大的原因有很多,比如水泵叶轮损坏或不匹配,水泵振动和噪声过大都对配水电耗产生负面影响。水泵叶轮出现某种损坏或叶轮尺寸与低流量不匹配会使水泵运行在低效区,振动和噪声的原因可能是水泵机组同轴度的各项指标偏差可能过大(包括轴向偏差和径向偏差),进而造成水泵机组消耗的额外功率加大。     

斜流叶轮轴向蜗壳内流匹配分析

斜流风机采用轴向入口方式的蜗壳设计使机构更紧凑.考虑蜗壳与斜流叶轮整体匹配设计中内流增效减损机制,按照气体自由流动轨迹设计蜗壳型线;通过内流匹配分析,比较了流叶轮对称和不对称两种轴向蜗壳入口方式,不对称蜗壳静压分布较好;单向涡流束取代了对称蜗壳中的双向涡流,从而避免了由于双向涡流引起的中间层的分离,减少了耗散损失,提高了外特性性能.在此基础上设计了几种轴向非对称蜗壳,比较了小直径轴向内蜗壳斜流风机采用无叶扩压器和有叶扩压器两种配置方案的内流场.指出了斜流叶轮设置导向叶片扩压器有利于提高风机性能,因此在斜流风机中推荐使用叶片扩压器.     

船用离心通风机降噪的试验研究（二）——吸声蜗壳对噪声的影响

在研制低噪声船用离心通风机过程中，对叶轮型式和蜗壳结构进行了试验研究。本文介绍了采用吸声蜗壳，改变蜗舌间隙、进风筒套口深度以及风机叶轮与蜗壳的合理匹配来降低风机噪声的方法，取得了良好的降噪效果。     

带加强盘的交错叶片型风机结构及流动特性

为提高大流量离心风机的气动性能,运用计算流体动力学研究了加强盘位置及叶轮型式对叶轮结构强度、风机性能及压力脉动的影响。结果表明：加强盘居中时风机设计点效率与原型机相比提升3.9%,叶轮最大总变形量减小56.5%,蜗壳流域压力脉动降低5.4%;表面加强盘居中有利于增强叶轮结构强度,提升风机气动性能并降低蜗壳流域压力脉动;采用交错叶片能降低70%以上蜗壳流域压力脉动,有利于风机离散噪声控制;受高低能流体掺混产生的湍动能耗散影响,交错叶片型风机气动损失增加,且叶道内压力脉动幅值增大。加强盘居中和采用交错叶片是提高大流量离心风机气动性能和降低离散噪声的有效方法,但需注意其对气动损失的影响。研究结果可为大流量风机加强盘设计提供理论依据。     

基于正交试验的多翼离心风机气动性能优选

叶轮和蜗壳是多翼离心风机的核心部件,其结构参数和相互匹配关系对风机的气动性能有着重要的影响。本文基于正交试验的方法,通过方差分析,确定了叶片出口角β_2、叶轮切割深度H、蜗壳偏移量L这3个参数以及交互作用对多翼离心风机气动性能的影响程度,以最大静压为主要的优化目标对风机气动性能进行优选。研究结果表明:蜗壳偏移量L对风机的气动性能影响程度最大,优选后风机与原机相比,其最大静压提高了31.6%,最大流量增加了0.3 m~3/min。     

蜗壳内水力损失模型的研究

通过对蜗壳内水力损失模型的分析,建立了蜗壳内水力损失的数学表达式,指出蜗壳内的水力损失为叶轮出口几何参数及蜗壳喉部面积的函数,其大小受叶轮与蜗壳间匹配关系的影响,并以此为依据,利用面积比原理对建立的数学表达式进行了修正.最后将该数学表达式应用于离心泵整机的优化设计,得到了较满意的结果.     

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。     

一种多目标泵的设计与分析

介绍了某项目用泵的2个需求工况点,应用欧拉扬程公式计算单叶轮设计时的叶轮外径,并计算圆盘摩擦损失预估泵效率,初步分析表明单叶轮设计不仅效率极低,而且也无法满足2个设计目标。针对比开发了一种双叶轮双出口组合的新型结构型式,介绍了其工作原理。其中主要过流部件采用模型换算法,应用面积比法计算正导叶外接的首级叶轮蜗壳的第Ⅷ断面面积。根据模型试验数据换算得到该多目标泵的外特性曲线并用现代CFD技术进行了数值仿真。发现扬程—流量曲线的模型试验数据与仿真结果曲线一致,满足2个工况点的目标需求。与模型换算数据相比,数值仿真得到的数据最高效率点向大流量方向偏移,这是由于第一级蜗壳是以正导叶为基础采用面积比法设计、过流断面大导致的。     

梯形断面蜗壳式离心泵作透平叶轮的设计与试验

为提高非圆形断面蜗壳式离心泵作透平的效率,以一比转速为193的梯形断面螺旋形蜗壳式离心泵为原型,设计了适应此类泵作透平运行的透平专用叶轮。根据原型泵梯形断面蜗壳几何参数,依据面积相等的原则,推导梯形断面几何参数与当量圆断面半径的换算关系式;依据等速度矩定律确定叶轮进口速度矩,推导出叶片进口安放角与设计流量的关系表达式;对于叶片进口较宽的情况,在轴面投影图中划分三条流线,分别计算三条流线与叶片出口边交点处的出口安放角;基于ANSYS BladeGen与NX软件建立新叶轮的三维模型,制作试验叶轮,开展外特性试验,并进行数值模拟分析。结果表明:新叶轮将透平最高效率由71.9%提高到了77.3%,较原型叶轮透平最高效率提高了7.5%,且新叶轮在75~130 m~3/h的流量区间均能高于72%的效率运行,效率曲线较平坦,高效区运行范围宽。数值计算结果分析表明新叶轮进口能较好地适应螺旋形蜗壳的出流;从叶片进口到叶片出口,液体压能得以较均匀地转换,叶轮内的水力损失较原型泵叶轮内部显著减小。透平试验高效点与给定的设计流量一致,验证了该文提出的透平叶轮设计理论和方法是合理可行的。     

离心泵叶轮上水力径向力的分析

对离心泵叶轮和蜗壳这间的水力相互作用进行了理论分析。考虑了叶轮叶片不能准确地引导流体流过叶轮，而且对蜗壳中的流动进行了准一维处理，理论模型确定了叶轮出口的流量扰动和合力。用该模型计算了叶轮上水力作用力扰动、压力分布和径向力；并给出了理论计算结果和实验研究结果的比较。     

离心油泵的CFD数值模拟

利用数值流体动力学CFD(computational fluid dynamics)商业软件Fluent对高速离心油泵叶轮内部的定常三维湍流进行了全流道数值模拟,以研究其内部流动规律。数值计算基于Reynolds时均N-S方程,采用了标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法。由于计算域由转动的叶轮和固定的蜗壳组成,使用了多重参考坐标系(MRF)把旋转区域和静止区域分开。计算得到了叶片吸力面和压力面等值线图、叶轮全流道截面(z=0)压力分布云图、叶轮全流道截面(z=0)相对速度矢量图;并对叶轮小流量工况和大流量工况进行计算。根据计算的数据对泵的外特性进行预估,给出了泵的扬程流量特性曲线、功率流量特性曲线。计算结果有助于深入了解叶轮的内部流动机理,指导叶轮的水力设计。     

离心泵蜗壳内部非定常流动测量

利用LDV（激光多普勒测速仪）在最优工况和小流量工况下测量了比转速为93的单级悬臂蜗壳离心泵输送水时蜗壳内的非定常流动。研究表明,蜗壳内液体速度随叶轮转过角度呈周期性脉动。随着测量点离叶轮出口距离的增加,液体圆周分速度衰减较快,变得越来越均匀,周期性脉动越来越弱。速度波动值随测量点与叶轮出口距离增大而减小,其波动幅度占速度平均值的30％-70％。液流角波动值比速度波动值高1—2个数量级。离隔舌越近,速度和液流角波动值越大,隔舌对非定常流动的影响越显著。小流量工况的速度和液流角波动值比最优工况高。流动沿叶轮圆周是非轴对称的。蜗壳内流动是扩散的。小流量工况下,蜗壳流速比最优工况更不均匀,扩散更严重。     

风机叶轮与蜗壳合理匹配的试验研究

本文介绍了风机蜗壳的宽度及叶轮与蜗壳轴向相对位置的变化对风机性能的影响。根据试验分析,得到最佳宽度范围和轴向位置的合理匹配。