离心泵内部流动的三维数值模拟

基于标准k-ε双方程湍流模型和SIMPLEC算法,采用Fluent6.3软件对一离心泵的叶轮和蜗壳在不同工况下分别进行了三维定常湍流计算,并分析了不同工况下内部流动的差异性,获得了离心泵各过流部件内的流动特性,为离心泵优化设计提供了依据.     

多级离心泵首级叶轮内部流动的数值模拟

为了解多级离心泵首级叶轮内部流动特性,基于N-S方程和标准κ-ε湍流模型对三长三短复合叶轮和四长四短复合叶轮内部流动进行了数值模拟,获得了两种叶轮在额定工况及非额定工况下的内部流场分布并进行了分析。结果显示,四长四短叶轮可改善叶轮内部流场、提高叶轮吸力面压力,进一步阻止小流量下的脱流现象,有效提高了整个泵的扬程和效率及高效区。     

离心压气机轮缘压力及间隙泄漏非轴对称现象研究

蜗壳通常被设计成螺旋状结构,其几何结构的周向不对称诱发蜗壳内部流场周向分布不均匀现象,会对压气机内部流场造成显著影响.采用试验和数值结合的方法,对两种流量工况下离心压气机内部的非轴对称流动特性进行研究.结果表明:压气机轮缘静压在周向上的分布具有与蜗壳内部相同特征的非轴对称形式;下游流场畸变在向上游逆向传播过程中对上游的影响逐渐减弱;叶轮出口轮缘周向的高压区传播至叶轮进口时,与叶轮出口高压区的周向位置存在相位差.在不同流量工况下,轮缘周向静压分布不均导致叶顶间隙泄漏流在周向的分布存在差异.在小流量工况下,泄漏流量呈现先减小后增大再减小的波动分布;在大流量工况下,泄漏流量呈现先增大后持续减小分布.     

混流式水轮机全流道内部流场CFD数值模拟研究

摘要： 根据标准k-ε双方程和雷诺时均（N-S）方程,给定转轮边界条件,建立水轮机内部流动的数学模型。通过Fluent,以HL002-LJ-410混流型水轮机为例,对水轮机全流道内部流场进行了三维数值模拟研究。获取了水轮机在最优工况、小开度工况和大开度工况3种典型工况下过流部件的湍流流动性能参数和流场分布。计算结果表明,对比其他两工况下最优工况时蜗壳静压、流速和尾水管流动较理想。同时表明,水轮机过流部件有一定的改造优化空间。     

不同湍流模型对海水淡化用提升泵模拟精度的影响

针对双蜗壳型式的海水淡化用提升泵,运用Fluent软件,分别采用标准k -ε、RNGk-ε和Realizablek -ε湍流计算模型进行数值模拟.分析3种不同湍流模型中蜗壳与叶片的流场情况,在此基础上进行了性能预测,并与试验结果进行比较.研究表明:采用RNGk -ε湍流模型计算时,中叶轮和蜗壳内部流线比较流畅,性能预测结果与试验结果吻合较好:采用k -ε和Realizable k -ε湍流模型计算时,叶轮和蜗壳流线紊乱、产生漩涡,性能预测结果与试验结果相差比较大.RNGk -ε湍流计算模型更适合海水淡化用提升泵和类似结构离心泵的性能预测,为海水淡化用提升泵及类似双蜗壳结构离心泵的性能预估和数值模拟提供一定参考.     

垂直螺旋风力叶片周围的三维流动特征分析

提出一种新型的垂直轴螺旋风力叶片,分析叶片附近的流动特征与叶轮力矩特性之间的关联.采用计算流体动力学(CFD)方法,运用Spalart-Allmaras湍流模型,对两叶片叶轮内外的三维湍流流动进行数值计算.分析设计风速下的叶轮力矩系数;在来流速度为4m/s的低风速条件下,对最大力矩系数工况和最小力矩系数工况下的流动参数分布和空间流动结构进行对比研究.研究结果表明:该叶轮的力矩特性较好;叶片两侧的压差和大尺度低压区的位置是影响该叶轮运行特性的两个重要因素;叶片附近的流动具有明显的三维空间结构.     

蜗壳进口宽度对离心泵非定常性能的影响研究

为分析蜗壳进口宽度对离心泵非定常性能的影响,以一台比转速为126的离心泵为研究对象,采用ANSYS CFX软件的标准k-ε湍流模型对同一叶轮、不同蜗壳进口宽度(56、63、66.5和70 mm)时,不同流量工况(0.8～1.2设计流量)条件下泵的外特性、内部流场以及压力脉动进行研究。结果表明:在设计流量下,适当改变蜗壳进口宽度对离心泵的扬程、效率影响不大;但随着蜗壳进口宽度的增大,蜗壳隔舌处的湍动能增大并向扩散段延伸;同时,蜗壳隔舌处压力脉动的压力值增大了4.2%,压力脉动幅值增大了3.4倍。设计时为提高中比转速离心泵的综合性能,应取蜗壳进口宽度为叶轮出口直径的1.8倍。     

带喷嘴双通道混流涡轮的性能及流动损失机理

研究了带喷嘴双通道蜗壳的混流涡轮在不同进气条件下的涡轮性能,对比分析了近叶根进气和近叶尖进气两种部分进气工况下的流场分布,探讨了不同进气工况下的流动损失机理.结果表明:近叶尖进气和近叶根进气两种工况的流通能力相同,但后者效率高1.5%～2.5%.损失分布分析表明,近叶尖进气和近叶根进气工况下蜗壳内流动损失基本一致,但前者喷嘴内损失较高,而后者叶轮内的损失高.流场分析表明,近叶尖进气时喷嘴进口气流攻角过大导致吸力面前缘发生高强烈流动分离而产生大范围高熵增,而近叶根进气时叶轮通道内产生大尺度的"旋风涡"并产生高熵增.这两个流通部件内的流场特征差别是不同进气条件下涡轮性能差异的产生机制.该研究为带有双通道蜗壳的涡轮气动优化设计提供了理论基础.     

后置蜗壳斜流叶轮内部射流_尾迹数值研究

采用商业软件Numeca的Fine／Turbo模块,对包含斜流叶轮、蜗壳-体的斜流风机进行整机计算,并在与已有试验数据进行了较好吻合的基础上,对其内部流场进行详细的数值分析,证实斜流叶轮内部也存在离心式叶轮中古典的射流-尾迹结构。研究结果表明：由于蜗壳高度非对称性,使各叶轮内部射流-尾迹结构也完全不同。进一步研究表明,造成这一现象的根本原因在于非对称蜗壳的存在改变了叶轮顶部的叶顶泄漏流动。     

离心泵内部非定常数值模拟与压力脉动研究

利用雷诺时均方程、双方程湍流模型并结合SIM-PLEC算法对离心泵内部三维不可压湍流场进行数值模拟,得出其内部的压力分布及监测点的压力脉动情况,在模拟的基础上,进行了外特性试验,试验证明了模拟结果的正确性。研究表明:由于蜗壳的非对称性使离心泵内部流动具有非对称及非定常特性,压力以叶片旋转频率发生周期性变化;额定流量时,监测点的压力波动幅度比偏工况时脉动幅值要小。     

振荡作用下气液两相流的流动特性

为研究高强化活塞冷却油腔内气液两相流的振荡流动结构对其强化传热效果的影响,对矩形空腔内气液两相流的振荡流动过程进行了实验研究。结果表明:气液两相流在起振阶段和充分振荡阶段的振荡流动规律有着明显的区别,起振阶段两相流以"爬壁"运动为主,而充分振荡阶段两相流则以"绕壁"运动为主;振荡频率主要影响两相流中气泡的状态和湍流强度,而填充率则主要影响两相流的流动形态和运动规律,在起振阶段振荡频率和填充率对起振阶段时长和最大气泡尺度的变化都有显著影响,而在充分振荡阶段,振荡频率对于气泡尺度的影响要明显高于填充率。     

缸盖冷却水的单相流沸腾模型

针对缸盖水腔内的冷却水流动沸腾传热计算,本文介绍了两种单相流沸腾模型。模型认为流动沸腾总传热量等于泡核沸腾和单相对流传热之和,其中泡核沸腾传热计算采用修正后的容积沸腾传热计算公式。BDL模型在Chen模型的基础上作了改进,考虑了冷却水局部流动参数及饱和状态的影响,适用于局部流动传热计算。     

低流阻系数轴流式止回阀的内部流场分析

为了设计公称直径为DN200的低流阻系数轴流式止回阀,并准确分析其压力损失和流阻特性,在其原有的结构基础上,用汇源法设计止回阀的阀芯结构,得到结构优化后的轴流式止回阀。基于FLUENT(商用计算流体力学)软件提供的标准k-ε两方程湍流模型,对结构优化后的轴流式止回阀进行三维流道数值模拟,求解出不同工况下的压力云图和速度流线图,计算出优化后的止回阀流阻系数在0.272以下,小于优化前的0.4。最后,总结出进口压力、进口速度与流阻系数之间的关系。计算结果表明:在止回阀流道结构保持不变的情况下,影响止回阀流阻系数的主要因素是进口平均速度,随着进口流速的增大,止回阀的流阻系数呈逐渐减小的趋势;在进口速度保持不变的情况下,进口压力的变化对止回阀的流阻系数影响较小。     

轴流泵内部流场的数值模拟

为更深入研究轴流泵并了解其流道内流场特性,结合南水北调东线工程某泵站模型能量试验数据,采用计算流体动力学软件Fluent, 在多重参考系坐标下,运用基于壁面律的RNG κ〖KG-*6〗 ε的湍流模型对模型泵进行数值模拟。 计算采用交错网格的有限体积法求解三维不可压Navier Stokes方程, 进口压力值选为0。通过计算预测了泵的水力性能,并与模型试验结果进行了比较,结果显示设计工况下数值预测与试验数据值吻合较好,非设计工况下偏差较大。     

轴流泵内气液两相流动的数值模拟

为进一步揭示轴流泵的气液两相流动的一般规律,基于ANSYS软件对轴流泵的气液两相流动三维流场进行数值计算与分析,研究了叶轮及出口导叶的压力面和吸力面的静压分布及气泡体积分布情况。结果表明,叶轮流道内,同等气泡体积分数下,当气泡粒径增大时,压力面上的气泡会由叶片出口处向着靠近轮毂处减少;而吸力面上的气泡会由进、出口处向着叶片中部靠近轮毂处聚集。气泡粒径不变时,当气泡体积分数增大时,叶片压力面上的气泡会由进口及轮缘处向着出口靠近轮毂处聚集;而吸力面上的气泡会由进、出口处向着叶片中部靠近轮毂处聚集。导叶流道内,同等气泡体积分数下,当气泡粒径增大时,叶片压力面上的气泡会由出口及轮缘处向着进口靠近轮毂处聚集,出口靠近轮缘处气泡越来越少;而吸力面上的气泡会由叶片进、出口向着叶片中部慢慢扩散。气泡粒径不变时,当气泡体积分数增大时,压力面上的气泡会由进口靠近轮毂处向着出口靠近轮缘处扩散;而吸力面上的气泡会由叶片进、出口向着叶片中部扩散。     

缸盖冷却水的单相流沸腾模型

针对缸盖水腔内的冷却水流动沸腾传热计算,本文介绍了两种单相流沸腾模型.模型认为流动沸腾总传热量等于泡核沸腾和单相对流传热之和,其中泡核沸腾传热计算采用修正后的容积沸腾传热计算公式.BDL模型在Chen模型的基础上作了改进,考虑了冷却水局部流动参数及饱和状态的影响,适用于局部流动传热计算.     

模型试验中的阵发性不稳定流态及折冲流——李家峡水电站左底孔试验中的两个问题

本文证实李家峡水电站左底孔不存在阵发性不稳定流态问题,模型上的这种不良流态是模拟条件引起的。文章分析了与折冲流有关的因素,如压差、压力和流速梯度以及渥奇面参数,进而提出了修改方案,基本解决了该孔存在的折冲流问题。     

结构化小球填充床内小球层流流动的周期性特征

采用CFD(计算流体动力学)方法全尺寸介观尺度下研究结构化小球填充床内的小球流动特性。重点是成列排列的小球填充床内流体流动的周期性特征。结果表明,小球填充床内时流体流动具有周期性特征,当颗粒Re(雷诺数)小于28.88时,整个填充床内表现出很好的对称性。当Re继续增大时,入口效应对孔隙内的流速分布的影响逐渐增大,周期性特征不断衰减。当Re增大到204.7时,入口效应对孔隙速度的影响扩展到上游入口段的2~3个单元。数值计算的有效性通过实验结果进行了验证,数值预测的速度分布与实验结果是一致的。     

Two-Phase Flow Distribution to Tubes of Parallel Flow Air-Cooled Heat Exchangers

Abstract

This paper addresses two-phase flow distribution phenomena in multiple header–tube junctions used in heat exchangers. Because of phase separation, it is very difficult to obtain uniform two-phase flow distribution to the branch tubes. The flow distribution is strongly influenced by the header orientation (horizontal or vertical) and the number of branch tubes. Other factors that influence the flow distribution are the flow direction in the header (upflow or downflow), the header shape and tube end projection into the header, and the location and orientation of the inlet and exit connections. The source of maldistribution is the flow in the dividing headers. Work performed by the authors and others (including patents) are discussed. The possibilities for eliminating two-phase flow maldistribution are identified and discussed. This investigation shows that solutions, which provide uniform flow distribution, are very design-specific. Change of the geometry or operating parameters will require modification of the design.     

超声波流量计和电磁流量计各自特点及区别比较

通过对超声波流量计和电磁流量计概论、工作原理、分类和工作性能区别的比较,揭示了中国现阶段两种最常用流量计的特征和不同优势.