离心泵内流场的三维数值模拟及流动分析

采用标准-湍流模型和SIMPLEC算法,对离心泵内流场三维不可压湍流流动进行数值模拟,分析因泵体的非对称结构以及叶轮、蜗壳间较小间隙导致的内流场非对称性.并以计算流体力学(CFD)分析结果为依据,对离心泵蜗壳进行了优化设计,揭示了泵内流道的压力及速度分布规律,为离心泵的性能预测、水力设计及优化设计提供了依据.     

离心泵蜗壳对叶轮内部流动的影响研究

本文基于三维雷诺时均的Navier—Stokes方程和标准的k—ε湍流模型,采用三维无结构网格及压强连接的隐式修正SIMPLEC算法,利用Fluent中提供的多重参考系（MRF）模型,分别对IB型离心泵的叶轮与整机流道进行内部流动的数值模拟,根据计算结果分析离心泵蜗壳对叶轮内部流动的影响,揭示离心泵内的流动规律。对离心泵性能的预测值与实验值作了比较以验证计算结果的正确性。     

离心鼓风机整机内部流场数值模拟

采用稳态可压缩雷诺时均N-S方程、标准k-ε湍流模型和非结构化网格,应用计算流体力学软件Fluent对某离心鼓风机整机内流场进行了数值模拟,得出了鼓风机的整个运行工况曲线,对近设计工况点内部流场进行了深入分析。结果表明:风机在工作区内运行较为平稳,叶轮内部流道压力和速度变化过程合理,叶轮内部的流动损失较少;蜗壳的出口区域的回流状况和蜗壳内流动的不均匀性,使气流在蜗壳内的流动损失较大,是导致风机效率不高的重要原因,因此,需要通过对蜗壳的改型以达到提高效率的目的。     

螺旋离心泵叶轮离心段叶片对泵性能影响的数值模拟

以150×100 LN-32型螺旋离心泵为研究对象,选用标准k-ε模型,采用CFD软件Fluent计算了原形机和去掉了离心段叶片的模型机的三维内部流场。通过对两种叶轮泵内部流动速度、压力分布与捕捉到的回流等重要现象的研究,分析了离心段的作用。针对以上分析结果,提出了在设计螺旋离心泵的一些改进建议。     

离心泵叶轮的三维流场仿真与分析

叶轮作为离心泵的核心部件,其质量直接关系着离心泵整个内部流场的分布,从而影响泵的工作效率。为缩短其研发周期并且提高其性能,文中对离心泵的内部流场进行数值模拟分析,计算得到离心泵内流场的压力分布、速度矢量分布图,分析检验离心泵的流动特性,为校验叶片型面的合理性提供了一种新思路。     

离心油泵的CFD数值模拟

利用数值流体动力学CFD(computational fluid dynamics)商业软件Fluent对高速离心油泵叶轮内部的定常三维湍流进行了全流道数值模拟,以研究其内部流动规律。数值计算基于Reynolds时均N-S方程,采用了标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法。由于计算域由转动的叶轮和固定的蜗壳组成,使用了多重参考坐标系(MRF)把旋转区域和静止区域分开。计算得到了叶片吸力面和压力面等值线图、叶轮全流道截面(z=0)压力分布云图、叶轮全流道截面(z=0)相对速度矢量图;并对叶轮小流量工况和大流量工况进行计算。根据计算的数据对泵的外特性进行预估,给出了泵的扬程流量特性曲线、功率流量特性曲线。计算结果有助于深入了解叶轮的内部流动机理,指导叶轮的水力设计。     

LB50-160型离心泵叶轮内流场三维紊流有限元分析与计算

本文基于N-S方程和标准k-ε紊流模型,对LB50-160型离心泵设计流量下叶轮内流场三维紊流进行了数值计算,获得了叶轮内流场的速度、压力分布,捕捉到了一些重要的流动现象。并对数值计算结果进行了深入的分析研究,为叶轮的水力设计提供了有价值的信息。对叶轮结构进行了有限元分析,准确且直观的得到了叶轮在载荷作用下的应力和应变,为叶轮的强度计算提供了可靠依据。     

基于ANSYS的离心叶轮内流场的数值模拟

基于N-S方程和标准κ-ε紊流模型，利用有限元分析软件ANSYS的CFD模块，对离心象叶轮内三维紊流进行了数值模拟。获得了离心泵叶轮内的流速、压力场分布，捕捉到了一些重要的流动现象。     

多级泵内部流场的三维数值模拟及性能预测

利用CFD软件Fluent对多级导叶式清水离心泵的内部流场进行了数值模拟,得出了叶轮及导叶内部流道的速度和压力分布规律,并发现了叶轮进口回流,出口的二次流动特征等叶轮内部流动的细节,导叶出口区产生了一个低压区等流动特征。然后根据自编计算软件利用计算得到的速度场数据计算出泵的扬程、功率、效率和流量之间的关系曲线,并与试验数据进行了比较。结果表明:在设计工况附近,预测值与试验值吻合较好,在其它工况点,特别是小流量工况点,误差较大。     

离心泵建模及其流场模拟分析研究

利用SolidWorks软件建立了泵体和叶轮的三维模型,在雷诺时均方程和RNG k-ε湍流模型的基础上,利用Fluent软件对离心泵叶轮进行了流场的仿真,获得了内流场的静压和速度分布情况,为之后产品的设计和优化提供了依据。     

叶片数对螺旋离心泵内部流场影响研究

利用工程上普遍采用的k-ε两方程模型和SIMPLE算法,对单叶片和双叶片螺旋离心泵的内部流场进行了数值模拟.得出了叶轮与蜗壳内的速度分布和压力分布等流场信息,比较了单叶片和双叶片螺旋离心泵的特性曲线,单叶片和双叶片螺旋离心泵内部流场的区别与联系,分析了叶片数对螺旋离心泵内部流动规律的影响.     

基于流场计算的螺旋离心泵叶轮静力学分析

为研究螺旋离心泵叶轮结构的振动特性,首先建立螺旋离心泵内部流场三维模型,对设计工况下的螺旋离心泵内流场进行了定常数值模拟,得到了叶片表面的压力载荷分布;建立叶轮有限元模型,以螺旋离心泵全流道三维定常数值模拟计算结果为基础,利用顺序耦合技术进行了有预应力的叶轮静应力分析和模态分析,结果表明:叶轮的最大应力出现在叶片进口的轮毂处,叶轮强度满足设计要求;叶轮最大的形变区域出现在叶片进口的轮缘处;叶轮的变形域随着频率的增加而增大;叶轮的各阶固有频率远大于泵的运行频率,因此在运行过程中不易发生共振现象。     

Effects of Blade Number on Characteristics of Centrifugal Pumps

The blade number of impeller is an important design parameter of pumps,which affects the characteristics of pump heavily.At present,the investigation focuses mostly on the performance characteristics of axis flow pumps,the influence of blade number on inner flow filed and characteristics of centrifugal pump has not been understood completely.Therefore,the methods of numerical simulation and experimental verification are used to investigate the effects of blade number on flow field and characteristics of a centrifugal pump.The model pump has a design specific speed of 92.7 and an impeller with 5 blades.The blade number is varied to 4,6,7 with the casing and other geometric parameters keep constant.The inner flow fields and characteristics of the centrifugal pumps with different blade number are simulated and predicted in non-cavitation and cavitation conditions by using commercial code FLUENT.The impellers with different blade number are made by using rapid prototyping,and their characteristics are tested in an open loop.The comparison between prediction values and experimental results indicates that the prediction results are satisfied.The maximum discrepancy of prediction results for head,efficiency and required net positive suction head are 4.83%,3.9% and 0.36 m,respectively.The flow analysis displays that blade number change has an important effect on the area of low pressure region behind the blade inlet and jet-wake structure in impellers.With the increase of blade number,the head of the model pumps increases too,the variable regulation of efficiency and cavitation characteristics are complicated,but there are optimum values of blade number for each one.The research results are helpful for hydraulic design of centrifugal pump.     

超低比转速复合式离心泵内部流动特性分析

为研究超低比转速复合式离心泵内部流动特性,以一台比转速为16、半开式复合叶轮离心泵为研究对象,应用ANSYS-Fluent19R1软件对模型泵进行三维全流场数值模拟计算,得出泵内部流场及作用在叶轮、蜗壳上的径向力分布规律。结果表明:在不同流量工况下,随着流量的增加,在隔舌附近出现较大的压力梯度;在长叶片与短叶片相间隔流道内低速区面积较大、叶轮出口处分布较多的旋涡;当流量从0.2倍增加至1.8倍额定流量时,作用在蜗壳上的径向力幅值逐渐减小,作用在叶轮上的径向力幅值先减小后增加,在1.0倍额定流量时径向力幅值达到最小,而后增大。为超低比转速复合式离心泵的设计优化提供参考。     

基于CFD技术改善双吸离心泵叶轮性能

介绍了低比速离心泵特点,阐述计算的控制方程和叶轮通道网格划分方法.运用CFD软件FLUENT对不同叶片形式叶轮流道进行三维湍流流动计算.计算采用压强连接的隐式修正SIMPLEC算法和雷诺平均法的RNG k-ε湍流模型.根据计算结果分析叶片形式对流速分布、压力分布的影响,揭示叶轮内流动规律,提高低比速离心泵优化设计的水平.     

Evaluation of subgrid-scale models in large-eddy simulations of turbulent flow in a centrifugal pump impeller

The current research of large eddy simulation (LES) of turbulent flow in pumps mainly concentrates in applying conventional subgrid-scale (SGS) model to simulate turbulent flow, which aims at obtaining the flow field in pump. The selection of SGS model is usually not considered seriously, so the accuracy and efficiency of the simulation cannot be ensured. Three SGS models including Smagorinsky-Lilly model, dynamic Smagorinsky model and dynamic mixed model are comparably studied by using the commercial CFD code Fluent combined with its user define function. The simulations are performed for the turbulent flow in a centrifugal pump impeller. The simulation results indicate that the mean flows predicted by the three SGS models agree well with the experimental data obtained from the test that detailed measurements of the flow inside the rotating passages of a six-bladed shrouded centrifugal pump impeller performed using particle image velocimetry (PIV) and laser Doppler velocimetry (LDV). The comparable results show that dynamic mixed model gives the most accurate results for mean flow in the centrifugal pump impeller. The SGS stress of dynamic mixed model is decompose into the scale similar part and the eddy viscous part. The scale similar part of SGS stress plays a significant role in high curvature regions, such as the leading edge and training edge of pump blade. It is also found that the dynamic mixed model is more adaptive to compute turbulence in the pump impeller. The research results presented is useful to improve the computational accuracy and efficiency of LES for centrifugal pumps, and provide important reference for carrying out simulation in similar fluid machineries.     

液电混合直线驱动系统耦合特性及位置控制

液压系统与电-机械系统是广泛应用于航空航天、工业、非道路移动机械等领域的两种不同驱动方案。在实际中,两者通常单独使用,电-机械驱动方案能效高,但承载能力弱,液压驱动方案功率密度大、动态响应快,但能量效率低。为此,结合两个驱动方案优点,集成设计电-机械执行器与液压缸,构建一种新型液电混合直线驱动系统,分析系统工作原理及两个非相似驱动子系统耦合特性、力纷争现象及其影响。在此基础上,提出一种电-机械驱动单元运动控制与液压驱动单元力控制的调控方案。研究结果表明,采用所提调控方案可减轻两个非相似驱动子系统耦合作用,在液压阀低压损的同时,可获得良好的位置控制特性。新型液电混合直线驱动系统将为液压系统和电-机械系统的进一步发展提供新思路。     

极低比转速叶轮内流体的流动分析和叶轮的设计

通过分析得出影响低比转速离心泵效率的主要原因是在叶轮出口存在二次流、边界层的分离等而引起的射流一尾迹结构并提出了改进的方法。实例表明文中提出的加大叶轮出口宽度,采用较大的叶片出口安放角,较大的叶片包角和叶片的线型前部采用较小曲率半径,后部分采用较大的曲率半径等叶轮设计方法能够设计出具有较高效率和较好性能的低比转速离心泵。     

叶片打孔对离心风机噪声的影响分析

对离心风机叶片进行打孔处理,分析叶片打孔位置对风机噪声的影响.首先在稳态流场的计算结果上加载宽频噪声模型,得到不同工况下离心风机蜗壳和叶片上噪声分布情况,然后在瞬态分析的基础上加载FW-H噪声模块,利用LES/FW-H匹配技术分析叶片打孔对离心风机的气动噪声特性及声压级的影响.研究结果表明:离心风机结构表面声压主要集中...