引江济淮蜀山泵站立式混流泵装置模型试验分析

为确保蜀山泵站的水泵选型合理、泵装置水力性能优异,采用模型试验方法测试了立式混流泵装置在不同叶片安放角时的能量性能、汽蚀性能、飞逸特性,并进行了进水流道的压差测流试验。结果表明：蜀山泵站泵装置模型最高效率为85.30%,对应流量为326.12 L/s、净扬程为11.38 m、叶片安放角为-2°;设计工况叶片安放角为+1°,在此角度下,设计净扬程12.7 m对应的泵装置效率为84.60%、单机流量为43.37 m³/s、临界汽蚀余量为8.9 m,最低净扬程6.7 m对应的泵装置效率为72.47%,最高净扬程14.5 m对应的泵装置效率为81.63%;在最高净扬程14.5 m、叶片安放角-6°时,泵装置原型的最大飞逸转速为电机额定转速的1.91倍。     

YJSW315双涡轮液力变矩器优化改型研究

以YJSW315双涡轮液力变矩器为研究对象,采用三维流体数值计算分析方法,结合束流理论深入研究了叶片安放角与液流角之间的关系,探讨一级和二级涡轮叶片安放角的优化方案。研究表明,将一级涡轮叶片进口安放角变为64.5°,出口安放角变为25.9°,二级涡轮叶片外环进口包角变为78°,内环进口包角变为78°,进口安放角变为136.4°,出口安放角变为39°时,变矩器在低转速比(i=0.225～0.45)下运行的效率提高了3%～5%,启动工况变矩比由3.91提高至4.23。研究结果对YJSW315双涡轮液力变矩器的进一步优化改进具有较大的指导意义。     

叶片安放角对无轴泵喷推进器性能的影响

为揭示叶片安放角对无轴泵喷推进器运行特性的影响规律,采用计算流体动力学方法对无轴泵喷推进器在不同叶片安放角内部流动进行了数值模拟,分析了泵外特性、推力、内部流场分布以及压力脉动的变化规律。结果表明：设计工况下随着叶片安放角的增大,模型泵喷扬程和推力逐渐增大,效率逐渐降低,相较于叶片安放角0°,叶片安放角为+4°时扬程增大5.99%、推力增大2.08%、效率降低7.6%;叶片进口边压力明显下降,叶轮内流体流速逐渐减小,叶轮出口漩涡强度逐渐增强,漩涡面积减小;叶片安放角的变化对于泵喷内压力脉动的主频没有影响,但对主频处的幅值具有明显的影响,尤其是轮缘和流道中部压力脉动。研究结果对于低噪声无轴泵喷推进器的设计具有一定的参考价值。     

基于Kriging模型和遗传算法的泵叶轮两工况水力优化设计

为了拓宽余热排出泵设计高效区的范围,提出了一种基于Kriging近似模型和遗传算法的优化方法。采用拉丁超立方试验设计方法对叶轮叶片的进口冲角?β、包角φ及出口安放角β2进行16组方案设计,并采用ANSYS CFX14.5对16组叶轮方案进行定常数值模拟,选取离心泵设计工况1.0Qd和大流量工况1.62Qd下的效率为水力优化设计目标,建立了效率与叶片三个参数之间的Kriging近似模型,并应用多目标遗传算法对近似模型进行寻优,得到了最优的叶片参数。对原始方案进行外特性试验,数值模拟结果与试验结果基本吻合。优化后,叶轮在两工况下的效率均高于原始泵,效率分别提高了5.53%和2.29%。同时对比优化前后的泵内部速度分布,表明在设计工况和大流量工况下,优化后的叶轮内部相对速度分布更均匀,水力损失较小。提出的叶轮优化方法对泵性能提高提供了有效参考。     

混流泵叶片坐标换算后剪裁图的绘制

在实际工程中,采用的叶片安放角往往不是原水力模型设计工况时的安放角。但模型泵的叶片剪裁图是按设计工况时的安放角绘制的,为了确定安放角变化后实物泵的某些尺寸,就需要重新绘制叶片剪裁图。为此,本文作者提出了经坐标换算后,重新绘制剪裁图的方法。     

可调叶片轴流泵变转角工况的性能预测

简要介绍了可调叶片轴流泵叶轮设计安放角及变转角工况下最优工况点流量的计算方式。在零转角工况性能预测的基础上，进一步讨论了变换角工况下的性能预测。     

输送水时叶片数对离心油泵性能的影响

在不同叶片数条件下对使用甚广的６５Ｙ６０型离心油泵输送清水时的性能进行了实验研究,得到最优的叶片数为５片。计算了最优工况化内部流动,得到了滑移系数与叶片数的关系。预测了最优工况的泵效率。阐释了泵内部流动与性能的关系。     

离心高粘油泵的性能试验

研究了同一蜗壳分别配带叶片出口角不同的两个叶轮时，泵性能随流体粘度的变化，分别讨论了流量，扬程、轴功率和效率修正系数与粘度的关系，考察了粘度对最优工况位置及最优工况点的比转速的影响。     

导叶出口安放角对双向轴流泵性能的影响

导叶出口安放角是影响导叶能量回收能力的关键因素之一,为研究其对双向轴流泵性能的影响,采用流线法设计了11个不同出口安放角的导叶模型,通过数值方法分析各模型内流场特性和外特性。结果表明:设计工况下,出口安放角为70°时,模型效率最高,随着该角度增大,导叶出口后轴截面上的低压区扩大,同时在导叶吸力面中部靠近进口位置出现了较大的低压区,产生脱流及二次回流损失,模型效率下降。说明在设计导叶时,选取较小的出口安放角,且不同截面的翼型骨线采用直线与圆弧的直弯组合形式可以有效改善双向轴流泵在设计工况下的性能。     

基于CFD的多相泵复合导叶优化设计

针对多相泵空间导叶局部压力过大的现象,以螺旋轴流式油气混输泵的导叶为研究对象,设计工况下以多相泵的扬程和效率提升以及降低导叶局部压力为优化目标,在保证动叶和复合导叶设计参数不变的前提下,通过CFD数值模拟计算不同复合短导叶安放位置与多相泵的水力效率之间的关系,从而寻找效率最优的复合短导叶安放位置。计算结果表明:多相泵复合短导叶的安放位置对多相泵的内流场和多相泵的外特性有重要影响,随着复合短导叶安放位置从流道后置到前置时,存在使泵效率最高的最优安放位置;当复合短导叶位于流道中部时,能有效抑制气液分离情况,削弱复合导叶尾部叶顶处局部压力过大现象以及提高了多相泵的水力效率;随着短导叶从流道出口移动到流道进口时,存在于导叶背部的低速脱流区会前移,且脱流区面积会增大,加重流道的堵塞。揭示了短导叶安放位置与多相泵内流场和外特性的关系,为多相泵导叶的优化设计提供了一定的理论依据。     

刀刃角与岩石节理倾角对盘型滚刀破岩效率的影响

为了研究节理倾角与刀刃角对滚刀破岩效率的影响,运用ABAQUS有限元分析软件,采用Druker-Prager弹塑性本构模型模拟岩石材料,使用不同刀刃角的滚刀对不同节理倾角的岩石进行滚切加工,并结合破岩比能理论研究破岩效率,以破岩比能最小为依据确定不同节理倾角下的最优刀刃角。研究结果表明:不论倾角如何,节理层处的岩石破碎效果优于其他地方的破碎效果;在节理倾角为0°和30°时,滚刀的破岩比能呈波动的趋势,而且最优刀刃角为60°;在节理倾角为60°时,最优刀刃角为45°~50°;在节理倾角为90°时,最优刀刃角为40°~45°;随着节理倾角的增加,最优刀刃角呈不断减小趋势。该研究结果可为不同地质条件下盾构施工时的刀具选型提供一定的理论依据。     

基于CFX正交试验的深井离心泵导叶的优化设计

为提高深井离心泵的水力性能,针对100QJ16型深井泵,按照L9(34)正交表,选取空间导叶的进口冲角、包角、叶片出口安放角和叶片数等4个因素,每个因素取3个水平,设计出9个导叶模型,并分别与同一个叶轮装配。基于CFX软件,对两级模型泵进行了全流场数值模拟,获得9组方案在额定工况下的扬程和效率。采用极差分析法分析了各几何参数对扬程和效率的影响规律以及影响空间导叶性能的主要因素和次要因素。空间导叶进口冲角和叶片包角对两级泵的扬程和效率的影响较大。将优化方案进行了样机试验,其效率达到了设计要求。     

倾斜蜗舌对前弯离心风机蜗舌区域流动影响的数值研究

为分析蜗舌的不同倾斜角度对离心风机蜗舌区域的非定常流动特征的影响,本文以一款高压前向离心风机为研究对象,对3种不同倾角的蜗舌结构风机进行了稳态的三维流场计算,并采用大涡模拟方法对其最优工况进行了非定常数值模拟。结果表明:随着蜗舌倾角的增加风机全压大致呈线性下降趋势,而适当的蜗舌倾角有利于提高风机的效率;蜗舌表面最高压力区随着倾角的增大,逐渐从蜗舌顶部中间位置向靠近后盖板侧的蜗舌顶部移动;不同倾角下蜗舌中间点P_2的压力脉动主频均为叶片通过频率,而点P_1和P_3的压力脉动主频为叶轮转频或其2倍转频。     

High-efficiency design optimization of a centrifugal pump

Design optimization of a backward-curved blades centrifugal pump with specific speed of 150 has been performed to improve hydraulic performance of the pump using surrogate modeling and three-dimensional steady Reynolds-averaged Navier-Stokes analysis. The shear stress transport model was used for the analysis of turbulence. Four geometric variables defining the blade hub inlet angle, hub contours, blade outlet angle, and blade angle profile of impeller were selected as design variables, and total efficiency of the pump at design flow rate was set as the objective function for the optimization. Thirty-six design points were chosen using the Latin hypercube sampling, and three different surrogate models were constructed using the objective function values calculated at these design points. The optimal point was searched from the constructed surrogate model by using sequential quadratic programming. The optimum designs of the centrifugal pump predicted by the surrogate models show considerable increases in efficiency compared to a reference design. Performance of the best optimum design was validated compared to experimental data for total efficiency and head.     

叶片型线对离心风机气动性能影响试验研究与叶轮流场计算

对4台不同的叶片型线风机的气动性能进行了对比试验;对叶轮S1和S2流面进行了流场计算;分析了不同叶片型线叶轮对风机的最高压力点、最佳工况点、压力曲线形状及效率的影响,同时探讨了风机不同叶片型线的工程实用价值.     

Computational study on the performance improvement of axial-flow pump by inlet guide vanes at part loads

In order to investigate the influence of adjustable inlet guide vanes on the hydraulic performance of axial-flow pump and impeller, the axial-flow pump with different inlet guide vane adjustable angles was simulated based on the RNG k-ε turbulent model and Reynolds time-averaged equations. The multivariate non-linear regression prediction model was established about the effect of adjustable inlet guide vane on the hydraulic performance of axial-flow pump based on the numerical simulation. The performance curves of axial-flow pump with different inlet guide vane adjustable angles were obtained by calculation, showing that the performance curve shifts towards larger flow volume in case the guide vanes are turned from positive to negative angle. With the increase of inlet guide vane positive angle, the optimum operating of pump is closer to smaller operating condition, but the hydraulic efficiency of pump is lower. The larger the flow is, the larger the decreasing amplitude of pump efficiency is. With the decreases of inlet guide vane negative angle, the higher hydraulic efficiency of pump increases first then decreases. The inlet guide vane angle affects the axial velocity distribution of the blade trailing edge.

     

新型硬质合金插齿刀制造技术研究

硬质合金插齿刀插削硬齿面(45～65HRC)双联时易崩刃,为此需采用负前角,目前磨制硬质合金插齿刀负前角的方法有锥前刀面法、代圆弧法。锥前刀面法倒角角度不均匀,刃形有理论误差,修整困难;代圆弧法沿刀形倒圆弧,刃形有原理性误差、夹具误差,效率低,柔性差。因此需研制一种新型的负前角加工方法,沿刃形按渐开线倒棱,可以消除原理误差,而且效率高、精度高、柔性好。     

用于轴流风机的轴流叶轮气动性能试验研究

参照GB/T 1236—2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》,对同一台轴流风机的5种轴流叶轮分别进行了气动性能试验,通过对比5种轴流风机的气动性能试验数据进行分析,研究了单级轴流叶轮的叶片角度和叶片数对其性能参数的影响,得出了全压、风量、效率随叶片角度和叶片数改变的变化规律,试验结果表明:在最高效率工况条件下,首先对比相同叶片角度,不同叶片数的第一组试验系列,得出叶片数Z=6时,风量最大,功率最小。然后在相同叶片数,不同叶片角度的第二组试验系列,得出Z=6,β=38°时,风量最大,全压最大,功率最大,全压效率居中,因此得出应用于新型轴流式灭火风机的轴流叶轮最佳叶片数和叶片角度的组合。     

基于响应面法的弯叶片旋涡泵优化设计

为改进已有的弯叶片旋涡泵,利用workbench平台对原模型建立了优化设计模型。叶型的参数化建模基于5点控制的B样条曲线设计,由6个设计参数同时控制。首先进行了设计参数对旋涡泵的外特性参数功率、效率、扬程的相关性分析,结果表明叶片进口角和出口角对外特性影响较大;进一步以叶片进出口角为自变量,采用面心立方的中心复合设计法设计了9个试验点,拟合出的3个响应面均具有较高拟合度;通过设置约束条件和优化目标,在响应面上的100个样本点中选取了3个优化点,其中优化点1扬程提高最多,较原型扬程上升了45.80%,优化点3效率提高最多,效率提高了5.60%。     

幅流风机叶轮参数对内流特性的影响研究

针对幅流风机风抗过大导致风量低,全压效率过低.基于FLUENT结合双圆弧叶片设计理论对原叶轮叶片结构进行了优化设计,分析其内流特性细节,实现了风量提升.仿真结果表明,改变叶片弯度角影响风机静压,改善风机风抗;厚度减少风量明显提升;增大部分端部圆风量减小.叶片弯度角、厚度和端部厚度均对风量影响很敏感,是影响幅流风机内流特...