诱导轮出口螺距对离心泵空化性能的影响

为了查明诱导轮出口螺距对离心泵空化性能的影响,设计了入口螺距相同、出口螺距逐渐增大的三个诱导轮:诱导轮5-5、诱导轮5-8、诱导轮5-11;采用k-ε湍流模型和Singhal空泡动力学模型,对泵内流动进行空化数值模拟,分析了设计工况下离心泵空化断裂特性和气泡分布流场特征。结果表明:相比于等螺距诱导轮5-5,加设变螺距诱导轮5-8及5-11的离心泵在相同进口压力条件下具有更高的扬程和更少的流场内气泡分布,在同一流量工况下具有更低的空化断裂点,在空化断裂点泵扬程分别提高了10.4%和18.6%;变螺距诱导轮保持进口螺距不变,增大出口螺距可以进一步提升半开式叶轮离心泵抗空化性能。     

带诱导轮的离心式航空燃油泵空化特性分析

为了研究离心式航空燃油泵空化流场特性,基于RNG k-ε湍流模型与ZGB空化模型,对某带诱导轮的离心式航空燃油泵三维内流场进行了数值计算,分析了诱导轮与离心叶轮叶片表面的空化区演变、燃油泵内部不同过流部件中的空泡区占比、叶顶泄漏涡空化、回流涡空化等流动现象。结果表明,诱导轮对空化的抑制有积极作用,三种不同工况下的空化余量NPSH值一样;诱导轮叶片表面的空化包括叶顶空化、云空化、叶梢空化等不同类型;空化数σ=0.0953时为临界空化点,诱导轮与叶轮区的空泡体积占5%～10%;回流涡空化首先产生于诱导轮叶顶背面附近,随着空化数的降低,回流涡空化区逐步与云空化融合;无论有无空化,燃油泵进口段始终存在明显的二次流。     

带诱导轮离心泵的数值模拟

该文系统总结了离心泵空化产生的原因,改进的方法。重点分析了诱导轮在改进离心泵空化特性的独特作用,对诱导轮和离心叶轮结构和性能配合进行了研究。并对同一离心泵叶轮分别加装一级诱导轮、两级诱导轮和三级诱导轮进行了对比分析。经过对比分析表明诱导轮在改进离心泵空化性能方面效果明显。     

离心泵诱导轮的数值模拟

本文概述了离心泵空化（汽蚀）产生的原因及改进的方法。分析了诱导轮在改善离心泵空化（汽蚀）特性上的独特作用,对雳导轮和离心叶轮的结构和性能匹配进行l『研究。并对同一离心泵叶轮分别加装一级诱导轮、两级诱导轮和三级诱导轮的不同结果进行了对比分析。对比分析表明,诱导轮在改善离心泵空化（汽蚀）性能方面效果明显。     

诱导轮空化流动数值模拟

应用基于Rayleigh-Plesset方程的混合流体模型对一个涡轮泵诱导轮中的空化流动进行了模拟.计算获得了叶片和横截面上的静压分布,并得到诱导轮扬程性能;分别对不同流量和径向叶顶间隙下的蒸气相体积份额进行了比较;同时分析了诱导轮中空化区发展的规律和气相空间分布的特征.计算结果与相关实验和数值研究成果基本一致.     

诱导轮叶片开缝对高速离心泵空化性能的影响

为研究诱导轮叶片表面开缝对高速离心泵空化性能的影响规律,设计叶片开缝系数k为0(叶片未开缝)、6.7%、13.3%、20%和26.7%五种叶片开缝方案。基于RNG k-ε湍流模型和Reyleigh-plesset空化模型对高速离心泵进行全流道三维数值模拟,对比分析了诱导轮截面内流线和压力分布规律、诱导轮内空泡发展过程及离心泵的空化特性曲线。研究结果表明诱导轮叶片入口轮缘处开缝可减小亦或是消除该区域的低压区,且对离心泵的水力性能的影响较小;缝隙可抑制并减小初生空化阶段空泡体积分布;开缝系数k对高速离心泵空化性能的影响存在最优值,该研究中开缝系数k=13.3%时,诱导轮的空化性能表现最优。     

诱导轮和离心泵叶轮内部空化流动数值分析

为了提高诱导轮离心泵的空化性能和运行稳定性,阐明诱导轮和离心泵叶轮几何参数对空化性能的影响规律,基于空泡可压缩性影响修正的RNG k-ε模型和改进的空化模型,对诱导轮和离心泵叶轮内部流场进行空化数值计算。数值结果表明:在小流量工况和额定工况下,空化性能曲线基本一致;在大流量工况下,空化特性曲线波动相对比较严重,空化性能较差。额定流量下泵蜗壳水力损失最小,小流量工况下蜗壳水力损失最大。临界汽蚀余量时,蜗壳水力损失突升。无空化条件下,随着前口环间隙值的增大,诱导轮扬程、效率和前口环间隙泄漏量增大,泵和叶轮的扬程、效率值降低,泵的空化特性曲线的稳定性变差,使诱导轮叶片出口液流角发生偏转,导致诱导轮和离心泵叶轮内部产生周期性的交变空化流。     

角度变化系数对变螺距诱导轮性能的影响

在变螺距诱导轮设计过程中引入角度变化系数来控制型线变化的规律,利用自主开发的诱导轮设计软件,选取代表3种不同特征型线的角度变化系数,设计了3台不同型线变化规律的变螺距诱导轮,并通过数值计算的方法,研究了角度变化系数m对诱导轮性能的影响。结果表明,诱导轮的扬程与效率随着角度变化系数的增加逐渐降低,在m=0.5时诱导轮的扬程与效率最高;诱导轮的临界空化余量随着角度变化系数的增加而逐渐降低,在m=2时诱导轮的空化性能最优。因此,在进行诱导轮的角度变化系数选择时,要综合考虑诱导轮的能量特性和空化特性。     

高速高压双圆弧斜齿齿轮泵空化抑制措施研究

双圆弧斜齿齿轮泵在高速高压工况下其内部流场空化现象严重，对齿轮泵的性能产生不利影响。为抑制齿轮泵的空化，建立了双圆弧斜齿齿轮泵吸油腔近啮合区域压力数学模型，以该区域压力值最大为目标函数，利用遗传算法对其各个影响因素求最优解，重新建立齿轮泵三维模型并设定模拟工况，利用动网格技术，通过PUMPLINX对齿轮泵内部流场的空化现象进行数值模拟，并分析了抑制空化后对齿轮泵的影响。结果表明：抑制空化后齿轮泵内部流场空化现象明显减小，齿轮泵的空化现象得到了有效的抑制，验证了吸油腔近啮合区域压力数学模型的正确性；相对于抑制空化前，抑制空化后的齿轮泵流量脉动和流量脉动率明显减小，泵出口流量脉动率减小了25.63%,泵出口平均流量提高了4.4 L/min,泵容积效率提高了10.04%,显著提高了双圆弧斜齿齿轮泵的性能。     

高速离心泵回流漩涡及空化特性

基于高速离心泵的比转速十分高,通常高速离心泵的进口处和内部是回流漩涡和空化空蚀等现象的高发区域。孔板等空化抑制装置是否能针对回流漩涡起一定的抑制作用的研究还比较少。采用对诱导轮的前置空化抑制装置进行优化,共设计了改变装置前、后倾角等几何参数的25种方案进行数值模拟计算分析。优选出水力性能最好的5种方案并进行了回流漩涡范围和强度的分。其中着重研究了α角度的改变是否会影响相关的的回流速度和压力。同时对高速离心泵诱导轮、叶轮内部空化发生及发展的影响分析。最终确定了-10°/20°和-20°/10°的两个最优方案,在对回流漩涡的强度和影响范围方面表现均优于其他方案;气相体积分数在诱导轮和叶轮的内部分布面积很少,强度较低;设计工况下,相较于0°/0°方案,泵的效率约提高了2%,更好地抑制回流漩涡并提高了高速泵的抗空化性能,为高速离心泵内部空化的优化设计提供一定的参考意义。     

诱导轮旋转空化-诱发不稳定现象的研究与进展

在大型先进火箭发动机的研制过程中都遇见了推进剂供应泵诱导轮中发生旋转空化。其诱发的流场脉动和转子振动会严重影响液体火箭发动机的性能、稳定性和寿命。引起世界航天大国的高度重视。本文综述国外通过理论分析、数值模拟和实验研究的方法针对各种模式旋转空化的特征开展的研究工作现状，并简要介绍成功用于抑制火箭发动机诱导轮中这种现象的技术。     

高压水射流喷水推进装置空化流动及推力特性仿真分析

高压水射流喷水推进器是一种新型推进装置,其高速射流具有强剪切作用并将引起剧烈的剪切空化,从而对推力性能会产生重要影响。利用大涡模拟对推进装置的强剪切空化射流特性进行了仿真研究,探究了空化射流的流动机理及空化云演变规律,分析了空化现象对反推力特性的影响。结果表明：高速射流射入自由水域时将产生大量低压旋涡从而诱导剪切空化,并对反推力具有一定的增强作用,反推力增幅随空化程度的增强而增大;但受空化云形态变化影响,反推力将呈现脉动特性,其脉动幅值随着空化程度加剧逐渐增大,脉动主频随空化程度加剧而逐渐减小。     

空化流动研究进展

空化现象是一种与液体的压力有关的动态过程,而对空化流动的研究涉及到流体机械、船舶工程、医疗、环保、国防等众多领域.本文从空化初生、空泡动力学、空化流的测量、以及空化流动的数值模拟等方面对空化流动的国内外研究现状进行了简要的介绍,并对一些研究方向进行了展望.     

抗空化航空双端供油泵设计与数值预测

针对双端供油泵上-下泵不同运行工况特性,分析了国外Park和Eaton公司的典型双端供油泵;设计上泵为圆锥等距诱导轮叶轮分体式、下泵为诱导轮叶轮一体式,并建立了上、下叶轮水力模型理论增压曲线;基于RNG k-ε湍流模型与ZGB空化模型对2种水力模型进行数值仿真,液相采用Jet A Liquid,汽相采用Jet A,分别...     

航天液体火箭液氢泵叶片积叠线空化性能优化仿真研究

参照现有液体火箭液氢涡轮泵设计一组诱导轮-离心轮构型。通过数值模拟方法探索液氢涡轮泵中离心轮叶片前缘积叠线的影响规律,验证相应的优化方法。结果表明：泵体流量工况的变化会影响泵体的流场,并对空化现象产生影响;而进行积叠线倾斜优化能调整沿叶高的攻角,进而改善泵体空化性能;积叠线倾斜角θ的取值范围在55°～80°时叶片具有较好的防空化气蚀性能。     

喷水推进器全流道空化数值模拟

喷水推进器常被用在船舶,两栖车辆等作为推进装置。论文应用三维Navier-Stokes方程和两方程湍流模型以及全空化模型,对喷水推进器的空化流动进行数值模拟。介绍了空化流动的模拟方法,并计算了推进器的空化性能指标,通过与试验对比得出:采用数值模拟方法能有效地预测叶片上空化发生的区域和空化流动的发展情况。同时,根据推进器内部流场提出提高抗空化性能的相应设计。     

带前置诱导轮离心泵的汽蚀可视化实验研究

借助可视化实验装置对离心泵和诱导轮内部汽蚀空泡的产生和发展情况进行了观测。实验发现，随着流量的增大，离心泵内汽蚀空泡区受离心力作用会逐渐向下游移动，极易造成流道的阻塞，这将对泵的性能产生较大影响。诱导轮中的汽蚀空泡被压控在轮缘和前缘附近，对流道内部的流动影响较小。轴流诱导轮内的汽蚀发展情况揭示了其个有较高抗汽蚀能力的机理。     

液压滑阀V型节流槽内部空化流动仿真分析

为了对修改湍流粘度后的空化模型在计算滑阀内部空化流动时的可行性进行验证,对液压滑阀V型节流槽内部空化流动采用这种模型进行了仿真分析,随着滑阀出口压力的不断变化,得到不同出口压力下的空化云图,并与实验测得的图像进行比较。在此基础上,分析了不同出口压力下阀口的压力分布,并与实验测得的压力进行比较。结果表明,该模型应用于滑阀V型节流槽内部空化流动计算得到的结果与实测数据基本吻合。     

高抗气蚀离心泵内流场数值模拟研究（英文）

本文以同一工况下具有相同进出口尺寸的离心泵模型为对象,基于数值模拟的方法研究了子午面轮廓和长短叶片对离心泵的气蚀性能和水力性能影响。遵循抗空化设计准则提出有别于普通离心泵的三种高抗气蚀离心泵,其一具有驼峰型过水断面曲线,最大值在叶片前缘处以降低前缘冲击损失,减少空化影响。其二采用诱导轮叶轮一体化设计,安置分流叶片,长叶片在进口处螺旋形前伸,提前做功,使低压点前移。其三结合以上两种设计手段综合提高抗气蚀性能。采用多相流CFD模型预测三种模型泵在设计工况下的气蚀性能叶片载荷与气液两相分布间,并在无量纲空化数下分析了其气蚀性能。结果显示进口延长的螺旋形长叶片形成了类似诱导轮的效果,降低了整个叶轮对空化影响的敏感性。另一方面,单纯地扩展子午面流道虽然可以显著提高扬程与空化性能,但是却对整体效率产生了不利影响。     

轴流式水轮机全流道内非定常空化湍流的数值模拟

为了研究轴流式水轮机内部的空化流动,将Fluent 6．1商用软件中的一种完整空化模型和一种混合流体两相流模型相结合,对某水电站原型轴流式水轮机全流道内的非定常空化湍流进行了数值模拟。根据模拟结果,预测了水轮机在特定工况下运行时流道内空化发生的部位和程度,并对水轮机的能量性能进行了预估。数值预测的空化流动现象与模型水轮机空化试验中所观察到的现象基本一致,说明数值模拟结果可为轴流式水轮机的运行性能预测提供参考。