动叶轮叶片数对多相混输泵水力性能的影响

为了探究动叶轮叶片数对多相混输泵外特性、做功性能和水力特性的影响规律,基于欧拉非均质流模型,利用CFX软件对不同动叶轮叶片数下的多相混输泵在多种流量工况、入口含气率10%的条件下进行数值计算。研究发现:流量在90 m3/h及以下时,动叶轮叶片数对扬程和效率的变化趋势影响相对较小,而随着流量的增加,四叶片动叶轮会使混输泵扬程和效率的下降程度增大;当动叶轮叶片数为3时,多相混输泵的外特性、叶片表面静压分布、载荷分布和水力特性等均优于动叶轮叶片数为4时的性能。本文的研究结果可为多相混输泵动叶轮叶片数的选择提供参考。     

叶片包角对离心泵空化性能的影响

为了研究叶片包角β对离心泵空化性能的影响,以100MP200单级单吸离心泵为模型,在保持其他叶轮几何参数不变的情况下,设计了4种不同包角β的叶轮,基于完全空化模型和RNGk—ε湍流模型对离心泵进行数值模拟,分析不同包角下叶轮流道内的空化性能和空泡体积分布规律。结果表明:叶片包角β对离心泵的扬程和效率有明显相关性,在叶片包角β=160°时具有最佳的扬程和效率;最佳包角为β=160°的叶轮具有最佳的抗空化性能,空化区域面积比其他三种包角叶轮有显著的减小。     

叶片数对离心泵空化诱导振动噪声的影响

为研究叶片数对离心泵空化诱导振动噪声的影响,以一台5叶片单级端吸离心泵为研究对象,保持泵体和叶轮其他几何参数不变,将叶片数分别改为4、6和7.基于虚拟仪器数据采集系统和泵产品测试系统在离心泵闭式实验台上测量了不同叶片数模型泵在不同净正吸入水头(NPSH)时的振动、噪声和出口压力脉动信号,并对信号进行处理和分析.试验结果表明:模型泵空化诱导的振动对泵体的影响最大,综合比较各测点的振动强度,4叶片模型泵的振动最剧烈,5叶片模型泵的振动相对最小.在不同空化状态下,模型泵噪声信号随叶片数的增加叶频峰值基本不变,但轴频峰值变化规律复杂,在空化严重时,6叶片模型泵的轴频峰值最大.随着空化程度的加剧,各叶片数模型泵的轴频峰值呈下降趋势.     

偏置短叶片对低比转速离心泵汽蚀性能影响分析

在优化离心泵内部流动和外部特性的基础上,提高汽蚀性能一直是离心泵结构设计的主要课题.为了比较不同流量下离心泵汽蚀性能的变化,以及加装偏置短叶片对汽蚀性能的影响.采用RNG k-ε湍流模型和Mixture多相流模型对IS50-32-125型离心泵叶轮内部气液两相的分布规律进行分析研究.分析结果表明,离心泵进口流量越大,抗汽蚀性能越差;加装了偏置短叶片的离心泵汽蚀性能显著提高,与原型泵相比在流量为10 m3/h、12 m3/h和14 m3/h时,最大气泡体积分数分别下降了7.3%、5.9%和5.3%.     

基于水力损失计算的离心泵叶轮叶片出口安放角选择方法

为提高离心泵的效率,在泵叶轮内水力损失计算的基础上,通过推导建立叶轮水力效率和流量、转速、叶片数、比转速、出口安放角及叶轮设计系数的函数关系。据此关系,针对一台Q=100 m3/h、H=34 m、n=2 900 r/min的泵,编写性能预测程序,得出不同叶片数、不同k₀取值下的叶片出口安放角和水力效率的关系,可知当叶片数Z=5、β₂=29°、k₀=4.2时,叶轮水力效率最高。按设计参数设计叶轮,并构建叶轮和蜗壳模型,利用FULENT软件对其内部流场进行数值模拟,得出在设计参数下泵的水力效率达到89.43%,证明了用所提出的方法可以设计出高效的离心泵叶轮。     

长短交错叶片对离心泵空蚀特性的影响

为了改善离心泵的抗空蚀性能,本文建立3种不同叶片进口形状的叶轮模型。利用数值模拟方法对不同工况下的3种叶轮叶片形状下的离心泵在不同空化余量时内部流动规律进行了研究,分析不同工况下离心泵内部流场特性及空化特性、以及不同空化余量下3种叶片叶轮内的空蚀特性。结果表明:长叶片离心泵最容易发生空化产生空蚀损伤;短叶片和长短交错叶片离心泵较宽的叶轮进口喉部面积改善了泵在叶轮进口处的吸入性能,具有最佳的抗空蚀性能,空蚀损伤区域面积和空蚀强度有显著的减小。由于叶型的不同,短叶片叶轮的扬程与效率有明显的下降,往往达不到设计所需求的扬程和效率。综合比较下,长短交错叶片在不影响离心泵扬程和效率的前提下具有最佳的抗空化效果,有效地改善了离心泵的空蚀性能。     

基于CFD技术的部分流泵几何参数对其性能的影响研究

根据叶片泵基本方程,推导出考虑叶片滑移时叶轮外径及叶片数与部分流泵扬程的关系式,并对部分流泵进行水力设计。首先建立部分流泵的三维模型,再利用CFD技术,基于RANS方程,采用标准k-ε湍流模型,对其内部三维流动进行数值模拟。模拟结果显示,部分流泵随着叶轮外径从279 mm到287 mm变化,其扬程和效率都有所增大,但增大的幅度较小;当叶轮外径从287 mm到289 mm变化时,其效率出现下降。部分流泵静压分布均匀合理;改变叶轮的叶片数,随着叶片数从8、10、12变化,部分流泵的扬程和效率也相应增加。通过数值试验,模拟结果与理论推导相符。     

基于能量梯度方法的叶片数对离心泵稳定性影响研究

为了提高离心泵运行效率和运行稳定性,研究了不同叶片数对离心泵内部流场以及外特性的影响,采用RANS方法和RNGk-ε湍流模型对离心泵的内部流场进行了数值模拟。数值计算结果与实验值对比发现,在设计工况下计算扬程的相对误差为1.0%,效率相对误差为4.9%。在此基础上采用一种用于分析流动稳定性问题的新方法——能量梯方法对流场数据进行处理,获得不同叶片数离心泵内能量梯度K函数的分布。研究结果表明:在大流量工况下,当叶片数为5时,效率最高,稳定工作区域大,综合性能最好;而在小流量工况下,叶片数对离心泵性能的影响不明显;从能量梯度K函数的分布,发现K函数在流道出口吸力面附近较大,这表明流动主要是先从叶轮出口吸力面开始失稳的。     

导叶与隔舌相对位置对离心泵水力性能影响的数值研究

导叶叶片与蜗壳隔舌的相对安放位置对离心泵水力性能影响较大,该问题在设计和安装过程中容易被忽略.通过采用雷诺时均法针对导叶与隔舌相对位置对离心泵水力性能的影响展开数值研究并经过试验验证,模拟结果与试验结果契合度较高.对离心泵内部流场的数值分析表明:设计流量下不同导叶与隔舌相对安放位置下效率最大差值为2.2%,且效率差值随流量增大逐渐变大,最大效率偏差为4.5%,设计流量下扬程最大差值为5m.导叶与隔舌相对安放角ψ=25°和ψ=41°时,离心泵水力性能较好;导叶与隔舌相对位置对离心泵水力性能影响主要在于其对蜗壳内部流动损失的影响,对叶轮做功及导叶内部流动损失影响较小,导致离心泵整体的运行效率、扬程等产生较大变化.研究对带导叶的离心泵安装具有一定借鉴意义.     

粒子群算法在带导叶离心泵性能优化中的应用

为了提高带导叶离心泵运行效率和解决泵性能优化过程中优化目标与设计变量间强非线性问题,文中提出了一种基于粒子群算法的叶轮多参数智能优化方法.在Workbench软件平台搭建了叶轮造型、网格划分和性能计算的数值仿真流程.以泵设计流量效率为优化目标,定义扬程为约束条件,通过Bézier曲线控制叶片安放角、叶片进口边位置和叶片...     

多级液力透平效率理论分析及数值计算

为预测多级离心泵作透平的水力效率,以DG85-80多级离心泵为模型,对多级离心泵作透平的性能进行理论分析,提出多级离心泵透平工况下最优效率与泵工况下最优水力效率的关系,得到多级离心泵作透平时的最优效率,并应用CFD软件,对多级离心泵作透平时内部流场的水力性能进行数值分析,所得到的结果与理论分析的结果进行比较,发现在最优效率点的效率能够较好地吻合,误差为2.74%。为了获得多级离心泵的内部流场特性,对不同流量与同一流量下不同位置的相对速度和静压力进行分析,得出叶轮内低速区域随着流量增大而减小,在第1级到第4级压降基本相等,第5级的压降最小。       

离心泵内流场特性分析

以一给定参数的具有扭曲叶片的中比转速离心泵为研究对象,绘制其二维叶轮轴面投影图、蜗壳断面图以及蜗壳平面图,并使用UG NX6.0软件对其进行三维建模,将由UG导出的parosolid格式的三维流体域模型导入到CFX中进行网格划分,采用ANSYS CFX12.1软件对其内部流场进行数值模拟及性能预测,得出离心泵在设计工况及几个典型的非设计工况点的扬程、轴功率等反映离心泵外特性的数值计算结果,用OriginPro 8软件绘制出流量-扬程、流量-效率曲线,表明该泵的扬程随着流量的增大而减小,效率随着流量的增大而先增加后减小。     

压水室隔舌安放角对离心泵无过载性能的影响

为了实现离心泵的无过载性能、保证泵运行的可靠性,以IH-100-65-200型化工离心泵为研究对象,采用RNG k-ε模型对不同隔舌安放角的离心泵进行数值模拟,分析不同隔舌安放角下离心泵轴功率、扬程、效率及内部流场的变化规律,研究隔舌安放角对离心泵无过载性能的影响,并对数值模拟结果进行试验验证。研究结果表明:压水室隔舌安放角是离心泵无过载性能的一个重要参数,随着隔舌安放角的减小,离心泵的扬程和效率提高,扬程曲线变得平坦、易出现驼峰;喉部面积增加,使泵更容易获得饱和轴功率性能;流体在叶轮和蜗壳内的静压增加,速度梯度方向和流道方向较一致,减小了流体与蜗壳壁面的撞击损失。     

螺旋轴流式多相泵长短复合静叶优化设计

以螺旋轴流式油气混输泵YQH-100为研究对象, 在此基础上对增压单元叶片轴向长度进行优化设计, 利用专业流场模拟软件Fluent 18.0进行流场数值模拟; 以水和空气作为介质, 通过对YQH-100复合静叶选取不同的长短叶片数, 在不同流量和含气率的工况下进行数值模拟, 得到混输泵增压单元压力场分布和含气率分布, 并计算出不同工况下整机的增压曲线, 扬程曲线以及效率曲线。通过对比得出在不同流量和不同含气率工况下, 复合静叶的叶片数为8-8时, 混输泵的效率和增压效果明显高于其他两种情况。其他两种情况, 增压单元气液分离较严重的地方位于静叶压力面弦长约2/3的处; 在静叶尾部叶顶处均存在局部压力过大和较大的漩涡。由此表明复合静叶叶片数为8-8时能提高整机性能。     

中低比转速率心泵叶轮几何参数优化

中低比转速离心泵效率普遍不高,主要因素是泵的圆盘摩擦损失过大,而圆盘摩擦损失又和叶轮直径的五次方成正比,针对这一特点,提出了以减少泵的圆盘摩擦损失为目的方法,即以叶轮直径最小为目标函数,综合考虑叶轮进口直径、叶轮叶片进出口安放角,叶轮叶片数等设计变量,建立相应的数学模型,通过优化计算,获得满足一定扬程和流量的上述参数的最优组合,从而提高中低比转数离心泵的效率,缩短泵的设计周期。     

叶片安放角对蜗壳式轴流泵反转作透平的性能影响

为了利用轻化工行业中低压头、大流量的液体余压能,以国内某企业生产的一台比转速为900的PLK XII型蜗壳式轴流泵为研究对象,分别在叶片安放角为12°、14°、16°时,使用ANSYS Fluent进行数值模拟定常计算,以探究不同叶片安放角对蜗壳式轴流泵反转作液力透平性能的影响.基于泵及透平的最优效率点,得到不同叶片安...     

低比转速离心泵驼峰稳定性及其影响因素研究

为了提高低比转速离心泵的效率,一般会将叶轮叶片出口角加大一些,但会引起H-Q曲线有驼峰,导致泵在小流量区运行不稳定.本文以国内某水泵厂生产的比转速为47的单级单吸式离心泵为研究对象,采用正交试验法选择叶轮出口边斜切比、出口角度、叶轮轴线倾斜角度、叶片包角、叶片进口边位置5个因素,每个因素采用4个水平,一共16个叶轮设计...     

叶片进口安放角对单叶片离心泵内流场的影响

文章利用ANSYS Bladegen软件,设计了4种不同叶片进口安放角的叶轮。对采用不同叶轮的单叶片离心泵进行了全流场定常数值计算,并通过试验验证了所采用数值计算方法的可靠性。结果表明：额定转速下,流量越大,叶轮中间截面上压力分布越均匀,但叶轮入口处和蜗壳内的低速区范围越大,同时叶轮出口绝对速度的波动程度受叶片进口安放角的影响越小。同一工况下,适当增大叶片进口安放角可增加叶轮中间截面上高压区的范围,提高叶轮能量转换能力,但会降低叶片吸力面入口处的压力。所有流量工况下,叶片进口安放角太小或太大均不利于降低叶轮流出液流与蜗壳中液流发生碰撞产生的碰撞损失,同时不利于降低叶片所受载荷的波动程度。     

基于代理模型方法的串列泵优化设计

针对叶轮机械传统优化设计周期长、优化效率低等不足,提出了一种基于代理模型的优化设计方法,并应用于串列泵的优化设计,分析了关键设计参数对串列泵性能的影响。选择首、次级叶轮叶片安放角和相位角作为优化参数,选择效率和最小轴向截面平均压力系数作为优化设计目标函数,用来表示串列泵的外特性和空化特性。采用不同的方法建立代理模型,并采用敏感度分析方法和Pareto front方法进行参数影响分析和最优点的选取。采用数值计算的方法对优化后的串列泵外特性和空化特性进行验证,得到结论如下:提出的方法可以较好地应用于串列泵的优化设计,优化结果表明串列泵设计流量附近的效率和空化性能均得到提升。首、次级叶轮相位角对串列泵性能影响较小;首、次级叶轮叶片安放角对串列泵效率的敏感度之比和设计的载荷之比相同,首级叶轮叶片安放角是串列泵的空化特性的主要影响因素。     

轴流泵叶轮叶顶区空化特性试验分析

为了研究叶顶区空化特性,以某一模型轴流泵为研究对象,利用高速摄影试验,探讨不同叶片数下泵的水力性能和空化性能、不同流量下的叶顶泄漏涡轨迹、不同空化数下的叶顶空化形态以及叶顶区空化发展瞬态特性.试验结果表明,适当增加叶片数,泵的水力性能和空化性会更好;在小流量工况下,叶顶更易发生空化初生;随着流量的增大,叶顶泄漏涡轨迹与叶片吸力面的夹角逐渐减小,同时泄漏涡初生点逐渐向叶顶尾缘移动;在叶顶三角形云状空化尾缘产生云状空化涡,受到叶顶泄漏涡的卷吸,与叶顶泄漏涡涡带尾缘脱落的空化涡相互作用混合,沿着几乎垂直叶片的方向向相邻叶片的压力面移动,造成了流道的堵塞,降低了泵的水力性能.垂直云状空化涡堵塞流道,引起叶顶区流量减小,造成叶顶间隙空化减少以及与叶顶区相连的三角形云状空化的宽度减小.