偏心度与间隙比对轴流泵流动激励力的影响

叶轮偏心将会引起轴流泵叶轮顶部间隙沿周向不均匀,从而导致附加的流动激励和噪声.利用计算流体力学商业软件Fluent模拟不同偏心度和间隙比的轴流泵非定常流场,研究周向非均匀间隙对泵内压强脉动及叶轮激励力的影响.结果表明:壁面压强脉动强度并不是在最小间隙处达到最大,而是出现在偏离最小间隙处约30°~60°的方向,并随着间隙比增大,脉动强度最大值发生位置逐渐向最小间隙处靠拢;同时,偏心造成的非均匀叶顶间隙引起了轴频处的压强脉动,在间隙比为2.5%下偏心度从0%增加到60%,轴频处的压强脉动相对增量为661.54%;叶轮受到的径向激励力时均值与偏心度呈线性关系,其斜率与间隙比的平方根成正比.     

前弯叶片对轴流泵噪声辐射性能的影响

通过改变叶片径向积迭线获得周向前弯0°与9°叶轮,采用大涡模拟(LES)方法以及声学边界与结构有限元耦合解法完成了轴流泵内部非定常流动及流动发声的数值模拟,研究了叶轮叶片周向前弯角(0°和9°)对轴流泵噪声辐射分布的影响,对比了不同叶片的轴流泵噪声辐射分布情况.结果表明:周向前弯9°叶轮叶片比周向前弯0°叶轮叶片产生的噪声降低了3 dB左右;将叶轮叶片前弯9°能降低轴流泵的水动力噪声.     

不同转速对轴流泵装置水力性能的影响研究

水泵在变速工况下运行可以避免因运行工况发生变化带来的效率下降和水力不稳定.本文借助CFD计算方法,以立式轴流泵装置为研究对象,对其在叶轮转速从1461r/min到731r/min中六种转速下的最优工况进行水力性能分析.结果 表明:随着转速的降低,叶轮最优效率会轻微下降,叶轮叶片两侧的压力梯度也会随之变小.同时从轮毂到轮...     

叶片厚度分布对两级离心泵空化性能的影响

针对叶片厚度分布对两级离心泵空化性能的影响,通过对第一级叶轮叶片的厚度分布进行优化,研究其对泵外特性、压力脉动以及流体激励力的影响。结果表明：采用线性厚度分布的对称叶片时,前缘厚度对空化性能的影响最大,叶片越薄,泵的抗空化能力越强;随着尾缘变厚,压力脉动幅值向叶轮进口方向偏移,且随着叶片厚度减小,压力脉动幅值相应减小。第一级叶轮流道内的压力脉动主频为干涉叶频,保留高幅低频的宽频特征,所受空间三向力的脉动主频为2倍叶频,轴向力较小,脉动幅值较低,径向力的主要信号成分是叶频和2倍叶频。     

粒径对高比转速离心泵瞬态流动特性的影响

基于RNGk-ε湍流模型,利用ANSYS软件对一高比转速离心泵进行固液两相流非定常数值模拟,分析颗粒粒径变化对压力脉动、瞬时湍动能以及径向力的影响.结果 表明:随着粒径增大,在小流量工况下离心泵效率逐渐降低,而在大流量工况下离心泵效率先增加后降低;在叶轮流道内靠近进口处其压力值先减小后增大,在流道中段及出口段处其压力值...     

叶片数对低比转速离心泵性能影响分析

振动及空化是影响离心泵性能的重要因素。为了进一步优化流道,提高离心泵的性能,在保证离心泵其他参数不变的情况下,设计了3种不同叶片数叶轮。对3种离心泵进行全流道三维非定常湍流数值模拟,分析叶片数对离心泵性能的影响。结果显示:不同叶片数离心泵在两个监测点的压力脉动主频都是相对应的叶片通过频率,次频为叶片通过频率的倍频。叶片数的变化对隔舌处的压力脉动变化影响较大。随着叶片数的增加,离心泵的扬程逐渐增大,离心泵的效率变化比较复杂,当叶片数为5时,离心泵的效率最高。随着进口压力的不断降低,离心泵叶轮所受扭矩发生变化,在临界空化余量附近,泵扭矩发生陡降。     

Experimental investigation of stator flow in diagonal flow fan

Experimental investigations were conducted for the internal flow of the stator of the diagonal flow fan. Comer separation near the hub surface and the suction surface of the stator blade are focused on. At the design flow rate, the values of the axial velocity and the total pressure at stator outlet decrease near the suction surface at around the hub surface by the influence of the comer wall. At low flow rate of 80-90 % of the design flow rate, the comer separation between the suction surface and the hub surface can be found, which become widely spread at 80 % of the design flow rate.     

不同叶轮高速部分流泵非定常压力场数值分析

为研究高速部分流泵由于叶轮和蜗壳的动静干涉而产生压力脉动情况,采用Fluent 6.3软件中S-A湍流方程和滑移网格技术(SM),分别选取直叶轮和复合直叶轮,在设计工况点进行非定常的数值模拟,分析中间截面总压和静压分布云图,发现复合直叶轮的总压高于直叶轮,而静压相近;在出口和蜗壳内壁圆周的0°,90°,180°和270°处布置4个监测点,比较总压脉动情况看出,复合叶轮的峰值明显高于直叶轮,而峰值之间的波动幅度要比直叶轮的小.     

22.5MW给水泵汽轮机高速转子特性分析

以配套1000MW等级超超临界汽轮发电机组的22.5MW给水泵汽轮机为研究对象,介绍了该给水泵汽轮机转子功率高、推力大、转速范围广的特性及开发难点。通过对转子进行离散模化并利用传递矩阵法,分析研究了转子结构中各因素对其临界转速的影响及敏感性,并进一步分析、计算了对转子轴向推力的联带影响。论文最终通过对转子推力及动力学特性的协调性研究,得出了缓解转子轴向推力和临界转速互相矛盾的结果;证明单缸单流结构仍然能够适用于22.5MW等级给水泵汽轮机,并保证其安全、稳定、高效的运行。     

Current Status and Prospects of High-Speed Direct-Drive Power Generation Technology

Turbine generators play a pivotal role in efficiently converting gas internal energy into electrical energy,finding extensive applications in diverse green energy and power equipment.The adoption of a high-speed direct-drive structure eliminates mechanical losses associated with the reducer between the turbine and generator,enhancing system efficiency and compactness.However,this configuration introduces challenges in design and manufacturing.This article explores the various application scenarios of high-speed direct-drive power generation systems,examining their roles in organic Rankine cycle power generation,gas turbine power generation,supercritical CO2 power generation,vehicle exhaust turbine power generation,and natural gas pressure reduction power generation.Considering the high-speed,high-pressure,high-temperature,and high-efficiency challenges in turbine power generation systems,the key technologies are reviewed including high-speed bearings,rotor dynamics,high-speed motors,high-frequency variable frequency technology,sealing technology,axial force adjustment,thermal management,turbine aerodynamic design,and system control strategies.The article further delves into the current research and development status of high-speed direct-drive power generation systems across different application scenarios.Finally,the article presents prospects for the future development of efficient,reliable and widely adaptable high-speed direct-drive generators,offering valuable insights for researchers and practitioners in the field.     

高速离心风机变工况模拟及轴向力预测研究

利用CFD模拟软件ANSYS-CFX,对某单机高速离心风机进行了设计转速下的变工况数值模拟,选用sst湍流模型进行多工况计算,得到了较为详细的离心风机内流场数据。对传统经验公式法及纯CFD积分方法计算的风机轴向力进行了比较分析。计算结果表明风机在变工况运行过程中的轴向力变化较大。准确预测轴向力对高速风机的稳定运行及推力轴承选择具有重要意义,为今后高速离心风机产品结构设计和轴向力预测研究提供一定的参考和指导。     

尾流激振对转子叶片振动应力影响试验研究

利用一台单级风扇试验件,通过对零级导叶尾流参数和转子叶片振动应力的测量,研究了尾流激振强度及叶片振动应力的变化特性,分析了零导安装角和零导与转子之间的轴向间距对转子叶片振动应力的影响。试验结果表明:等转速线上随工况点向失速边界移动时,零导总压损失系数急剧上升,转子叶片振动应力不断增大;打开零导安装角或减小零导与转子之间的轴向间距均能增大下游转子叶片的振动应力。     

主燃孔对某小型发动机燃烧室流动及燃烧特性影响

以头部涡流片加主燃孔形式的小型发动机环形回流燃烧室为研究对象,采用Fluent软件进行了数值研究,对比分析了有无主燃孔、主燃孔相对位置以及主燃孔轴向位置对该类型燃烧室主燃区流场、温度场以及出口温度分布的影响。结果表明：该类型燃烧室主要通过火焰筒头部圆形结构、涡流片形成回流区,而内外环主燃孔的射流主要起到截断主流、促进回流区形成以及改变回流区形态的作用;主燃孔相互交错,有利于促进内外环主燃孔的射流相互对冲剪切,形成较为饱满的回流区;主燃孔轴向位置向燃烧室出口方向移动,主燃孔射流截断主流和挤压主流的效果减弱,出口温度分布系数急剧变大。     

转速对跨声速轴流压气机的性能影响分析

为了研究跨声速压气机内部流动失稳对压气机性能的影响,对跨声速轴流压气机NASA转子37进行三维定常数值模拟,研究不同设计转速下跨声速轴流压气机稳定运行及内部流动失稳现象。研究发现：转速不变时近堵塞点的等熵效率高于近失速点;随着转速降低,压气机稳定运行范围变宽、效率增大及流动损失变小;压气机叶栅通道出现堵塞情况的叶高截面范围随着转速的降低而逐渐增大,这导致压气机叶片在近失速点处的流动失稳情况变严重。     

透平级三维粘性非定常流动和气流激振力的研究

针对非定常流动对透平气动性能的影响和导致产生动叶片振动疲劳的气流激振力,深入研究和总结了国内外透平机械的非定常流动,阐述了RNGκ-ε湍流模型和双时间步法,并提供了笔者研究的2个汽轮机高压级以及末级的非定常流场与气流激振力的例子.结果表明:采用RNGκ-ε湍流模型和双时间步法对透平级进行非定常粘性流场分析可获得更为详细、精确的流场状况以及更为真实的效率;气流激振力和激振力因子的水平与流场状况有密切联系,影响流场的因素(如背压,流量,动静间隙等)发生变化会对气流激振力因子产生影响.此外,还提出了今后进一步研究的思路和方法.