离心泵叶轮变转速工况的内部流动测量

本文利用可视化的激光粒子成像测速技术(PIV)使用自制的同步器对离心泵叶轮的变转速工况进行了内部流场的速度测量。获得了变转速工况下试验测量区域的速度分布。测量结果显示在变转速工况下,扬程随转速的变化而变化。高转速的速度比低转速的速度数值要大,但速度的方向和分布相似。     

微小型离心泵叶轮周期性变转速工况的内部流动数值分析

本文通过增加体积力源项和转速调整的方式,对周期性变转速工况下离心泵叶轮的内部流场进行数值分析.结果证明泵内壁面切应力最大值的变化与转速变化一致,转速高的时候壁面切应力最大值大,转速低的时候壁面切应力最大值小.恒定高转速区的壁面切应力最大值波动较大,而低转速区波动较小.蜗壳和叶轮内静压最大值的变化规律与转速的变化规律一致...     

无油润滑高速离心泵的变转速性能研究

转速调节是调整泵工况的重要手段,为了揭示变转速对高速离心泵的水力性能影响,本文以一台采用无油动压液体轴承支撑的高速离心泵为研究对象,采用试验方法与数值模拟,进行了不同转速下相似工况下的水力性能研究。论文通过所搭建闭式实验台上的水力测试得到了不同转速下的水力性能曲线,验证了该泵在变转速下良好的水力性能,最高效率可达35.52%。并结合ANSYS CFX软件对该泵水力部件进行了数值模拟研究,与试验结果的对比表明数值模拟能够有效对该泵的水力部件性能进行预测。论文还对该泵水力部件以设计工况为基准的不同转速下的比例相似工况进行了研究。     

简谐转速波动工况下滚动轴承保持架动态特性分析

转速波动会恶化滚动轴承内部接触状态,对保持架的动态特性产生重要影响。针对滚动轴承转速周期性波动的特点,将其简化为简谐波动,以圆柱滚子轴承NU306为研究对象,建立了轴承塑性材料柔性接触的非线性动态有限元仿真模型,采用显式LS-DYNA对其在不同转速波动频率和不同转速波动幅度工况下的运行过程进行了动态仿真,获得了圆柱滚子轴承在简谐转速波动下的保持架角速度曲线以及滚子与保持架接触力曲线,分析了不同转速波动频率和波动幅度对保持架动态特性的影响。研究结果表明,保持架角速度曲线的波动周期主要由内圈转速的波动周期决定,且转速波动频率愈大,进出承载区滚子与保持架之间的碰撞次数越多;转速波动幅度愈大,保持架角速度曲线的最大转速值越大,最小转速值越小,平均转速值变化不大,从而保持架角速度曲线的波动范围会明显增大。仿真结果与实验结果吻合良好,验证了所建立有限元模型的正确性。     

叶轮形式对双吸离心泵压力脉动特性影响试验研究

双吸离心泵压力脉动是影响水泵机组运行稳定性的关键因素之一.为研究叶轮形式对双吸离心泵压力脉动的影响,对5种方案的叶轮进行压力脉动同台试验.通过在吸水室和压水室壁面布置压力脉动传感器,采集各个测试流量下的压力脉动信号,并进行混频幅值和频谱分析,得到吸水室和压水室的压力脉动分布规律.结果表明:双吸离心泵普遍存在叶片通过频率、泵轴旋转频率和低于轴频的低频脉动成分.相对于传统双吸叶轮,两侧叶片交错布置后可改善压力脉动特性;调整叶片出口边形状,增加叶片后盖侧的包角,可明显降低压水室叶片通过频率的脉动幅值,减轻动静干涉的危害;采用长短叶片形式可改善叶轮进口流态,降低吸水室的压力脉动,改善小流量工况下压水室的压力脉动特性.     

转速波动工况滚动轴承打滑动力学特性分析

滚动轴承实际运转过程中经常存在的转速波动现象,对滚动轴承的运行状态产生重要影响。基于Hertz接触理论和变形-位移相容条件建立滚动体与套圈的相互作用模型,采用非线性弹簧模拟滚动体与保持架间的相互作用,建立了转速波动工况下滚动轴承打滑动力学模型。通过与实验测试结果的对比,验证了所提出的动力学模型的正确性,并在此基础上分析了转速波动对滚动轴承打滑的影响及不同转速波动幅值、频率下滚动轴承的打滑特性。结果表明:轴承转速波动会造成保持架转速出现波动,导致轴承出现打滑,且滑动主要出现在滚动体与内圈之间;转速波动幅值对轴承打滑影响较大而频率影响较小。     

偏离工况下离心泵的压力脉动和振动分析

为分析偏离工况下离心泵压力脉动和振动情况,本文采用大涡模拟和滑移网格技术研究一离心泵在偏离工况下叶轮内部和叶轮与蜗壳动静干涉位置的压力脉动,并对其进行了频域分析。分析结果表明:离心泵内部流动产生的压力脉动主频多数情况下是其通过频率。在不同运行工况下,叶轮出口处的压力脉动幅值均最大,大流量偏离工况下离心泵内部各部分压力脉动特性与设计工况基本相同,只是脉动幅值略有增大;小流量偏离工况下,离心泵叶轮出口(叶轮和蜗壳动静干涉区域)压力脉动幅值有所增大,脉动主频不再是通过频率,而且其频谱宽度明显增大;当离心泵运行工况小于0.6Q时,压力脉动明显比设计工况剧烈。     

转轴动力学特性对离心泵压力脉动的影响分析

对于电动泵的研究而言,离心泵、转轴和电机应视为一个完整的系统来分析。若忽略了设备间的相互影响,单独对系统中的某一设备进行分析计算将可能无法通过仿真模型计算得到实验过程中出现的所有频率成分。本文建立了包括电机、转轴和泵在内的多场耦合仿真模型,用于分析轴在扭转方向的动力学特性对泵运行状态的影响。首先,建立了电机与水泵的仿真模型,并用转轴将其联系起来,实现系统的耦合仿真模拟;然后,计算了电机、转轴和水泵在相互作用影响下的转速波动情况和泵出口的压力脉动情况。结果表明,系统中不同设备间的转矩和转速是相互联系的;转轴同时连接着电机与水泵,其扭振特性也会在水泵瞬时转速的频率成分中体现;水泵运行转速的波动会进一步影响其壁面压力脉动的特性,最终可能导致在泵壳的振动信号中出现与水泵自身无关的频率成分。     

泵变转速工况特性的动态仿真

研究了泵在不同转速工况下的工作特性,提出了一种模拟泵变转速工况特性的方法,并编写了计算机仿真程序对该方法进行了验证,所得结果和实验数据吻合较好,说明该方法对于模拟泵的变转速工况特性有一定的实际意义和参考价值。     

Investigation on Reduction of Pressure Fluctuation for a Double-Suction Centrifugal Pump

Double-suction centrifugal pumps have been applied extensively in many areas,and the significance of pressure fluctuations inside these pumps with large power is becoming increasingly important.In this study,a double-suction centrifugal pump with a high-demand for vibration and noise was redesigned by increasing the flow uniformity at the impeller discharge,implemented by combinations of more than two parameters.First,increasing the number of the impeller blades was intended to enhance the bounding effect that the blades imposed on the fluid.Subsequently,increasing the radial gap between the impeller and volute was applied to reduce the rotor-stator interaction.Finally,the staggered arrangement was optimized to weaken the efficacy of the interference superposition.Based on numerical simulation,the steady and unsteady characteristics of the pump models were calculated.From the fluctuation analysis in the frequency domain,the dimensionless pressure fluctuation amplitude at the blade passing frequency and its harmonics,located on the monitoring points in the redesigned pumps(both with larger radial gap)are reduced a lot.Further,in the volute of the model with new impellers staggered at 12°,the average value for the dimensionless pressure fluctuation amplitude decreases to 6% of that in prototype pump.The dimensionless rootmean-square pressure contour on the mid-span of the impeller tends to be more uniform in the redesigned models(both with larger radial gap);similarly,the pressure contour on the mid-section of the volute presents good uniformity in these models,which in turn demonstrating a reduction in the pressure fluctuation intensity.The results reveal the mechanism of pressure fluctuation reduction in a double-suction centrifugal pump,and the results of this study could provide a reference for pressure fluctuation reduction and vibration performance reinforcement of doublesuction centrifugal pumps and other pumps.     

时序效应对导叶式离心泵内部压力脉动影响的数值分析

为了研究时序效应对导叶式离心泵内部非定常压力脉动的影响,基于雷诺时均(Reynolds averaged Navier-Stokes,RANS)方程,在0.6Qd、1.62Qd两个非设计工况下,应用SST k-ω湍流模型对导叶在一个栅距内的5个不同时序位置下泵内部流动进行三维非定常数值计算,得到导叶和蜗壳流道内压力脉度强度分布随不同导叶时序位置的变化规律,结果表明,导叶时序效应对叶轮与导叶的动静干涉引起的压力脉动强度影响较明显;在导叶靠近进口的吸力面区域和导叶喉部区域存在着较大的压力脉动强度;压力脉动强度沿着导叶流道向下游传播并逐渐减弱;导叶时序效应对蜗壳平面的压力脉动强度影响非常明显,压力脉动强度呈现不规律分布;当在小流量0.6Qd工况时,当导叶时序位置为C3时,导叶内压力脉动强度最大值为0.44,而当导叶时序位置为C2和C4时,压力脉动强度最大值分别为0.24和0.22;当在大流量1.62Qd工况时,当时序位置为C2时,压力脉动强度最大值为0.87,而当时序位置为C1和C4时,压力脉动强度最大值为分别为0.72和0.77;在非设计工况下,蜗壳内的压力脉动强度相对导叶的压力脉强度较弱。C4时序位置能减小余热排出泵运行中的压力脉动强度,从而提高泵的稳定性,为导叶的安装位置提供参考。     

离心泵恒压变频调整状态下的特性研究

对离心泵在恒压变频调速状态下的特性进行了分析，提出了恒压变频调速幅度的确定方法，介绍了在离心泵定速特性曲线H-Q、N-Q、η-Q的基础上获得其恒压变速状态下[N-Q]、[η-Q]、[n-Q]特性曲线的方法。     

Unsteady Turbulent Simulation and Pressure Fluctuation Analysis for Centrifugal Pumps

The pressure fluctuation in the flow passage of both impeller and casing is addressed on design condition. The initial conditions for the unsteady turbulent simulation are resulted from the steady calculations, and the three dimensional unsteady turbulent simulation concerning the rotor-stator interaction is executed by a Navier-Stoke solver embedded with k -ε turbulence model and with appropriate moving interface boundary conditions. Detecting points are distributed in the flow passage in different radial and circumferential positions to capture the static pressure fluctuation character for one cycle of the impeller. The time-domain spectrums show that the static pressure curves are periodic and have five peaks and five valleys. With the radius increasing, the pressure fluctuation peak-to-peak values in the impeller are increasing, and reach the maximum value on the interface. In the casing flow passage, those values are about 7% of local static pressure except some ones near the tongue. The values become decreasingly in the diffuser pipe. The frequency spectrums transformed by fast Fourier transform (FFT) show that the dominant frequency is approximate with the blade passing frequency, and the pressure fluctuations in impeller passage have high frequency content while those in casing ones have no such information.     

低比转速离心泵范围的界定

对国内外大量低比转速离心泵有关资料进行了统计研究和计算,分析了低比转速泵内各种水力损失和结构指标,提出了低比转速离心泵的比转速划分范围,这对低比转速泵的研究和设计具有现实意义。     

离心泵侧壁式压水室的模态计算分析

基于有限元分析软件ANSYS对一种具有特殊结构形式的离心泵压水室进行了模态计算分析,获得了无预应力和有预应力两种状态下压水室的前6阶固有频率和模态振型。分析结果表明:侧壁式压水室的各阶固有频率均远离主要激励频率,可有效避免共振的发生;压水室的变形主要发生在进口法兰端和扩散段,可相应增加两处的刚度以优化压水室的振动特性;有预应力状态下压水室的各阶固有频率较无预应力状态下出现约1%的增幅,2种状态下压水室的变形方式基本一致。分析结果为带有侧壁式压水室离心泵的安全运行和结构优化提供了一定的理论指导。     

降低离心式纸浆泵压力脉动的措施

分析了离心泵内压力脉动的产生机理,分别阐述了汽蚀、回流、涡流、离心泵叶轮形状及叶轮出口与隔舌相互干扰对纸浆泵压力脉动的影响。总结出了降低压力脉动的4条途径：提高泵的抗汽蚀性能;控制进口回流;减弱出口涡流;改变叶轮和隔舌的形状,完善叶轮与隔舌参数的匹配。分析得出：从泵的水利设计方面来优化叶轮和隔舌的参数,是降低纸浆泵压力脉动的最有效方法。     

关于变速泵吸空现象的研究

ZLBCB-40.50变速泵是装载机变速系统的专用齿轮泵,该泵具有结构简单、安装方便、造价低、可靠性高等优点,在我国基础建设日新月异的进程中随着土方机械的发展得到了广泛的应用。历经多次改进其性能和可靠性得到了很大的提高,然而在发动机高速旋转时出现噪声严重、压力失稳、容积效率下降等吸空现象未得到显著改善,该文对此现象提出技术改进方案,对今后研发高速型的变速泵提供参考。     

电动机驱动的离心压缩机两种变速装置的比较

介绍了离心压缩机变转速控制的优越性及各种变转速驱动系统的特点。对两种主要的驱动系统———变频驱动和液力驱动系统进行技术经济性和环保节能等各项指标的比较;同时对使用中的实际效果进行了比较。最后着重指出了目前电驱离心压缩机市场变速驱动系统应用的发展趋势。