离心泵性能测试及汽蚀研究

通过测量不同转速下IS125-200-250离心泵的流量、进出口压力和功率,结合Excel计算结果,利用Origin 9. 0绘图软件,得到离心泵的特性曲线。同时运用数值模拟软件ANSYS-CFX,对不同叶片包角和叶片进口安放角的离心泵进行整机流场和汽蚀模拟,得出叶轮内部湍流的汽泡分布规律和离心泵的空化曲线。结果表明:当转速偏低时,随着流量的增加,扬程几乎保持不变;当转速较高时,随着流量的增加,扬程逐渐降低;叶片包角影响叶轮流道的形状,从而影响汽泡的发展和扩散,当包角为120°时,汽泡含量最低;叶片进口形状主要影响汽蚀的初生,进口安放角越小叶片进口越弯曲,紊流就越严重,进而导致局部压力下降加速汽蚀。     

轴流泵叶顶区的空化流场与叶片载荷分布特性

针对轴流泵叶顶区空化流气液混合区域密度变化,以SST k-ω湍流模型为基础,对湍流黏度项进行了修正。基于输运方程的完全空化模型对轴流泵NPSH曲线、空化特性及其叶片载荷进行了数值模拟和分析,并与实验结果进行了对比。研究结果表明,修正的SST k-ω湍流模型和空化模型较准确地预测了叶顶区空化流,临界空化数预测误差为7.79%。通过高速摄影实验观测到轴流泵的初生空化为刮起涡空化、间隙附着空化和涡带区空化,空化区域也随着空化数的降低而不断扩大,直至在叶片后缘脱落和爆破,爆破位置也不断向叶片中部移动;叶片吸力面的低压区主要集中在叶顶翼型间隔角为-13°～+13°的区域;在叶轮叶顶间隙的3%区域,随着半径系数增大,叶片压力面压力逐渐减小,叶片载荷不断降低,且越接近间隙边缘,叶片载荷降低越明显,从机理上找到了空化诱导轴流泵性能下降的原因。     

某离心泵内部流场非定常空化分析

为了研究空化对低比转速卧式水平中开式离心泵的影响,在设计工况条件下应用SST k-ω湍流及Zwart-Gerber-Belamri模型对离心泵叶轮进行数值模拟计算与分析,探究其叶轮部分空化特性.结果表明,叶轮根部、叶面局部容易产生汽蚀.叶轮叶片进口稍后的一点附近时常会是泵的最低压力点,如果这里的压力降低到所输送液体现在...     

小流量下多级离心泵首级导叶内部流动性能分析

采用标准模型对多级导叶式清水离心泵的内部流场进行了数值模拟,对首级导叶内部流动规律进行了分析。结果表明,性能曲线的预测值与实验值趋势基本一致;在小流量工况下,内部流动局部紊乱,个别导叶流道内出现较大的旋涡流,叶轮与导叶之间、导叶头部偏向叶轮方向和叶轮末端边缘处存在小范围低压区,在反导叶部分流道内出现较大的涡流,可通过减小工质进入的冲角及改变叶片几何型线即延长动能向压力能转换过程等措施加以改善,为水泵的优化设计提供理论依据。     

小容积流量工况下汽轮机级内流场的数值分析

采用FLUENT软件对某300MW汽轮机高压缸内小容积流量工况下的多级流动进行数值分析。结果表明:小容积流量工况下,负攻角也引起高压缸叶片流道内产生分离流动,并且上级流场对下级流场的影响很大。前一级的分离流动使下一级动静叶流道内的分离区域增多,分离涡的强度变大,甚至影响了叶片压力面中间部分的流场,导致流体在动叶前缘近壁区域的主流流向和速度有很大程度的改变。因此,进行小容积流量下多级流动的模拟是非常必要的。     

混流泵启动过程中的水动力瞬态特性研究

为研究混流泵启动过程中的水动力瞬态特性,通过建立混流泵三维模型进行了数值模拟,分析了在启动过程中混流泵内的压力场变化规律,采用频谱法研究了泵运行过程叶轮流道与导叶流道内流体的压力脉动变化规律。分析表明：在启动过程中,泵内的压力逐渐增加,压力最高处集中在叶轮与导叶交界处;在达到额定转速以后,泵内流体压力脉动呈周期性变化;叶轮流道压力脉动与叶轮转频、导叶叶片数有关;导叶流道压力脉动与叶轮转频、叶轮叶片数有关。     

离心泵的空泡与汽蚀损伤

水泵广泛应用于工农业、国防及人们的日常生活中．但是汽蚀问题严重危害着水泵系统的安全运行。而汽蚀对材料的损伤机理至今还未完全弄清。本文利用涂漆法对离心泵开式叶轮进行汽蚀损伤试验，利用闪频仪观察叶轮内空泡的分布情况和形态，弄清了不同流量的3％扬程下降点状态下叶轮内发生汽蚀损伤的部位和引起损伤的空泡形态特征。另外对叶轮的叶片外端间隙和平衡孔对空泡形态和汽蚀损伤的影响进行了观察。     

双层蜗壳离心泵内非定常流动压力场分析

为研究双层蜗壳离心泵叶轮与蜗壳动静干涉作用下叶轮出口压力分布特点和工况变化对压力分布的影响,应用CFD技术对模型泵内部的流动进行非定常流动数值模拟,并对变工况压力场进行分析。3种工况下,叶片经过隔舌和叶片经过隔板始端时刻,叶轮与蜗壳的动静耦合干涉作用对叶轮出口压力分布影响比较大,动静干涉作用引起的压力分布变化受工况的影响比较大;叶片处于中间位置时刻,叶轮与蜗壳的动静耦合作用减弱,对叶轮出口压力分布影响较小,叶轮出口压力分布均匀性受工况的影响较小。     

基于CFX的离心泵不同叶数对全流场的影响

以IS125-200-250型清水离心泵为例,在仅改变其叶片数的条件下,利用大型三维建模软件Pro/ENGINEER建立了叶轮、蜗壳、进出口的整机流道模型,选用清水为流体介质,基于ANSYS CFX软件,建立相对坐标下的时均连续N-S方程和带有修正系数的RNGκ-ε湍流模型,对该离心泵在不同叶数、不同工况下进行了流动数值计算,对比分析数值模拟结果和性能试验测得的流量-扬程、流量-功率特性曲线,同时预测了泵的水力性能,并与性能试验结果进行了对比分析,结果表明模拟结果与试验结果吻合较理想,满足工程需要。     

中比转数离心泵内部流场的三维数值模拟

基于全三维不可压缩雷诺时均方程和RNGk-ε湍流模型,采用压力-速度隐式修正SIMPLEC算法,应用FLUENT软件中提供的多重参考系模型(MRF),对具有扭曲叶片的中比转数离心泵内三维不可压缩湍流流动进行数值模拟,探讨泵流道内的压力及速度分布规律,揭示泵内的回流、高速、高压流动现象.结果表明:扭曲形叶片汽蚀性能较好,但靠近隔舌流道内的回流、叶片流道内的局部高速和高压流场会影响离心泵效率,对隔舌和叶轮叶片结构进行优化是提高中比转数离心泵效率的途径之一.