汽车冷却水泵小流量工况下非定常空化特性研究

针对汽车冷却水泵的空化问题,对小流量工况下非定常空化特性及其对压力脉动的影响进行了研究。采用SST k-ω湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri (ZGB)空化模型,对水泵在典型空化状态下的流场进行了数值模拟研究,得到了小流量工况下叶轮内的非定常空化流动特征和空泡的时空演变规律;对蜗壳上的压力脉动进行了频谱分析,得到了不同空化条件对压力脉动的影响;通过泵的空化实验,对数值模拟结果进行了验证。研究结果表明:随着空化余量的减小,各监测点压力脉动峰的峰值和主频幅值逐渐增大,特别是隔舌位置处的压力脉动变化最为显著;泵内的空泡表现为不对称分布,主要集中在叶片前缘位置以及后盖板靠近叶轮进口位置,并随着空化的加剧,空泡体积分数逐渐增大。     

基于汽车发动机冷却水泵的探讨

冷却系统在一个正常运行的汽车中相当重要,且其对于进一步保证汽车发动机始终在正常状态下工作也有着相当重要的作用。冷却系统的作用主要表现在:第一,其可以散发热量,以进一步保证发动机出现过热现象;第二,其可以保持系统恒温,以减少在发动机内部因为组件磨损造成温度变化的问题。在冷却系统当中,冷却水泵一直作为最重要的配件之一,在系统的正常运行中其占据着举足轻重的作用。本文首先分析了影响汽车发动机的冷却水泵进一步发展的因素,接着探讨目前水泵的发展进度,并对其未来的发展趋势提出简单论述。     

泵变转速工况特性的动态仿真

研究了泵在不同转速工况下的工作特性,提出了一种模拟泵变转速工况特性的方法,并编写了计算机仿真程序对该方法进行了验证,所得结果和实验数据吻合较好,说明该方法对于模拟泵的变转速工况特性有一定的实际意义和参考价值。     

核电厂离心式设备冷却水泵设计

根据核电厂技术规格书的要求,离心式设备冷却水泵的水力性能需要同时满足多个工况点,作者在查阅非设计工况相关文献的基础上,提出了水力模型优化设计和CFD流场模拟相结合的水力设计方法,并进行了设计实践和样机验证,各工况点实测值均在可接受范围内,实现了多工况水力设计的目的,同时对泵的功能、参数特点、技术要求、结构设计、材料等方面进行了相关论述.     

水泵在水轮机工况下的能量性能模型试验研究

目前国内对水泵在水轮机工况下的能量性能的研究还很少。通过泗阳二站水泵的水轮机工况能量性能模型试验研究发现。当发电水头高于某一值时，电机不变极运行比变极运行的输出电功率要高，研究还发现，在一定水头范围内，不变极运行时的发电效率比较运行时底，其发电所用水量比较极时大。     

离心泵叶轮变转速工况的内部流动测量

本文利用可视化的激光粒子成像测速技术(PIV)使用自制的同步器对离心泵叶轮的变转速工况进行了内部流场的速度测量。获得了变转速工况下试验测量区域的速度分布。测量结果显示在变转速工况下,扬程随转速的变化而变化。高转速的速度比低转速的速度数值要大,但速度的方向和分布相似。     

水泵水轮机泵工况下近设计点驼峰现象的流动机理研究*

中高比转速水泵水轮机泵工况下近设计点驼峰严重制约了其稳定运行范围,是制约抽水蓄能电站安全与经济运行的关键问题之一。作为流动问题的宏观表现,驼峰现象必然与水泵水轮机内部的非定常流动存在密切关系。为此,基于试验和数值模拟,对水泵水轮机泵工况下可调导叶流道内的非定常流动进行研究,探究模型机泵工况下的压力脉动特性、非定流动机理及与性能曲线稳定性之间的关系。结果表明：在设计和小于设计工况下,可调导叶流道内均存在两种显著的周期性压力脉动。模型机泵工况下的流量扬程曲线在0.45~0.75倍设计流量区间内出现驼峰,频域分析清晰地揭示了以上两种压力脉动是对该驼峰存在重要影响的流动参量。     

二氧化碳汽车空调器变工况性能分析

建立了超临界二氧化碳汽车空调器循环计算模型,结合美国Ｉｌｌｉｎｏｉｓ大学制冷空调中心（ＡＣＲＣ）二氧化碳汽车空调样机实验结果,对两种压缩机转速和两种气体冷却器空气进口温度的不同组合条件下的工况,进行了循环计算,并对计算结果作了分析。计算结果表明,压缩机转速越高,或者气体冷却器空气进口温度越高,二氧化碳汽车空调的工部越恶劣,ＣＯＰ值越低。     

无转速计下变工况滚动轴承故障特征量化表征提取

无转速计下变工况滚动轴承振动信号中各信号分量来源难以确定以及瞬时转频准确估计困难,而现有大多数研究依赖于已知转速并关注于时变冲击带来的频谱畸变,鲜有在无转速计变工况下开展轴承故障特征提取探究。提出无转速计下变工况滚动轴承故障特征量化表征提取方法,从振动信号希尔伯特包络中提取轴承故障特征,为定量描述各振动包络分量间关系,提出基于来源假设的特征模型与量化表征方法,利用同步压缩小波变换的时频重排与可重构特性,基于最大能量与最小曲率准则依次估计多时频脊瞬时频率,为降低广义解调后振动包络中干扰分量对量化结果的影响,提出基于选择性重构与广义解调的变工况下干扰抑制与平稳化重置方法。将所提方法用于仿真信号以及轴承振动数据分析,10 k长度信号包络分量在不同来源假设下的特征提取用时约为3 s,同时在无转速计下实现了对2 s内转速变化分别约为300 r/min和200 r/min的内圈故障轴承以及复合故障轴承的特征提取。     

多通道多分量分解方法在变转速工况齿轮故障特征提取中的应用

齿轮故障振动信号在非稳态工况下,其分量可能存在跨时间尺度或不同分量重叠的复杂时频特征,传统的以局部时间尺度特征为依据的分解方法无法分解,为此,引入一种新的多通道多分量分解(MMD)方法。MMD方法创新性地将单分量信号看成具有不同权重系数的特征向量线性组合,通过迭代优化出权重系数,便可获得相应的分量信号。解决了MMD分析高采样率的实际振动信号时大数据量会导致其分解效率降低的问题,并将MMD方法应用于变转速工况下齿轮故障振动信号的分析,结果表明,该方法可以有效分解出在时频域发生重叠的故障分量信号,较传统的以时间尺度特征为依据的分解方法具有明显优势,结合阶次分析可以清晰准确地提取出齿轮故障特征信息。     

船用冷却泵数值模拟与试验对比分析

对CB80-65-125型船用冷却泵建立三维物理模型, 采用FLUENT提供的标准k-ε模型,SIMPLEC算法,模拟分析了泵14个工况点的内部流场,预测出性能变化情况,与试验结果相比较,得出各个性能参数的误差值;分析了设计工况下叶片背面,工作面和z=0平面静压和相对速度分布情况.分析结果发现,CFD技术能够预测出扬程和效率的变化情况, 流量在0.38Q～Q时结果比较准确,最佳工况点在1.2Q,与试验结果误差较小.在0～0.38Q及Q～1.35Q时模拟结果的误差比较大,但0～Q内误差值在8%以内.静压和相对速度分布情况与理论相符.CFD技术在泵设计阶段初步预测其性能的优劣,为泵的设计提供理论依据.     

混流泵径向间隙对内部非定常流场影响的分析

采用调整混流泵径向间隙的方法,设计了蜗壳基圆直径为280、290、300mm的计算模型,并对其进行了定常和非定常计算.通过对3种模型进行非定常数值计算,得到了不同基圆直径混流泵的压力脉动特性并对其进行比较分析.结果表明:叶轮旋转时叶片和隔舌的动静干涉作用导致蜗壳近壁面各监测点的压力脉动具有明显的周期性;在相同流量下,径向间隙越小,监测点频域振幅越大;隔舌处监测点压力脉动幅度大于其他监测点幅度.对基圆直径为290mm的泵进行数值模拟与外特性试验研究,泵模拟效率为82.3%,试验效率为80%,模拟效率比试验效率高2.3%.对比两者结果可知:数值模拟的结果是可信的.     

密封间隙对汽车冷却水泵性能影响的研究

为探明汽车发动机冷却泵在高负荷运转条件下,普遍存在的性能指标急速下滑,甚至失效的问题,采用CFD数值计算,研究冷却泵密封间隙大小对泵性能参数的影响。分别计算了完全密封、密封间隙分别为0.2mm,0.3mm及无密封条件下的外特性参数,并作了分析对比。计算结果表明,在密封完全失效的条件下,泵指标只能达到设计指标的60%,而在0.2mm间隙下,性能指标也已下降10%。考虑到冷却泵始终处于振动环境中运行,而通常的端面密封很难长时间保持有效。因此,提出一种屏蔽式的冷却泵,并初步进行了研究。     

基于CFD的汽车冷却系统水泵叶轮设计与实验

针对某类型汽车发动机冷却水泵功率大,效率低等缺点,基于离心泵设计与计算流体力学（CFD）理论,提出了一种新型半闭式摆线型水泵叶轮设计方法,建立了水泵压力-速度耦合流体力学模型,结合实验对新、旧水泵流量、功率、效率等特性进行了分析,结果表明新水泵在功率上有大幅降低,效率得到提高。     

轴流泵变转速性能试验及内部流场数值计算

研制比转速550 r/min、转速2 900 r/min型QY90-4.4-1.5潜水轴流泵样机。通过型式及变转速外特性试验,得出轴流泵qV-H、qV-Pa和qV-η性能曲线变化规律;验证qV-H、qV-Pa曲线及各转速最优工况之间换算均不满足相似定律,泵综合特性曲线等效曲线与相似抛物线差别较大;采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法进行转速对流场影响数值计算,得到不同转速下最优工况叶片表面速度和静压分布,阐明外特性变化规律内在原因;泵转速提高,叶片表面速度增大,内部流动基本符合圆柱层流面无关性假设;同时叶片所受升力增大,叶片背面所承受的负压强进一步降低,易发汽蚀的可能性增大,可以推测汽蚀是制约轴流泵高速化发展的主要因素之一。轴流泵内部液流轴向运动雷诺数较小,难以达到尼古拉兹试验粘性力相似的自动模型化区,且叶栅与单翼型升力系数的差异,也难以保持变转速工况之间升力的相似,这是不满足相似定律的主要原因。     

漂浮取水泵内部流场的数值模拟及性能试验

为了研究漂浮取水泵内部流场分布规律,基于Pro/E建立了内部流场模型,利用FLUENT对内部流场进行了数值模拟,得到了压力、速度分布规律以及外特性曲线,并结合性能试验,对数值模拟进行了验证。结果表明:漂浮取水泵存在无过载的功率曲线及高效区较宽的效率曲线;叶片旋转中心受静压较边缘低;旋转叶片速度较大;在额定流量工况下,叶轮具有较均匀的速度和流场分布规律;性能试验验证了数值模拟的正确性。研究结果为掌握泵的内部流场分布规律、改善泵的水力特性、提高泵的效率提供一定参考。     

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。     

提高汽车水泵工作可靠性的几项措施探讨

汽车行驶里程达到一定数值之后,其水泵构件就会出现老化问题,影响水泵运行可靠性,严重威胁行车安全。所以,在水泵设计之初就对各零部件考虑,提高各部件寿命,配合强度,合理制定预防措施,保证水泵运行可靠性。对此,本文阐述了汽车水泵作用与工作原理,分析水泵运行可靠性问题,并提出几点优化策略,希望能够为相关单位与人员提供参考。