多相混输泵动叶轮流道内气相分布规律研究

为了揭示多相混输泵动叶轮流道内含气率的分布规律,基于标准k-ε湍流模型,以空气和纯水作为两相介质,采用Fluent软件在进口含气率为30％的工况下对泵内两相流态进行模拟,分析不同叶高下的气相分布特性.研究表明:在首级动叶轮叶片压力面轮毂附近的气相体积分数最大,而在次级和末级动叶轮叶片压力面上的气相体积分数基本相同;在不...     

液相黏度对油气混输泵内气液两相分布规律的影响

为揭示液相黏度对混输泵内气液两相的分布规律的影响机制,以三级油气混输泵为研究对象,选取油、气两相作为运输介质。基于ANSYS Fluent软件对泵内两相流态进行数值模拟,分析和总结不同液相黏度下气液两相分布规律。结果表明:液相黏度越小对油气混输泵内气相体积分布影响越大;随着液相黏度的增大,沿着泵流向方向的气相体积分数脉动减小;随着液相黏度的变化,泵内液相分布与气相分布位置刚好相反,并且当介质为重质油时,在泵内0.9倍叶高处叶轮出口开始出现液相聚集现象;液相黏度的增加对于油气混输泵内气相分布的均匀性具有改善作用。研究结果可为油气混输泵的结构优化和性能改善提供参考。     

基于MATLAB的圆弧齿轮泵水力设计与性能分析

传统的齿轮泵具有困油、性能低等劣势,因此为了设计出性能更好的齿轮泵,采用外啮合、双圆弧、斜流道的理念设计了圆弧齿轮泵,基于MATLAB软件拟合得出过渡线,计算出齿数、齿宽和螺旋角等重要参数,并通过UG软件设计了几组圆弧齿轮泵,最后通过数值模拟分析了结构参数对圆弧齿轮泵性能的影响。结果表明,随着齿数、螺旋角等参数的改变,圆弧齿轮泵的增压能力和流动稳定性也随之发生改变,尤其在齿数较多时,其进出口压差逐渐增大,流道内高速区域较多,啮合区域以及进油腔、排油腔内的二次回流较少,流动更加稳定;随着转速的增加齿轮泵所受应力明显增加,高应力区域主要集中在轮轴交界处以及啮合处,主动轮与轮轴的交界面是等效应力最大的地方。     

导叶开度对混流式水轮机尾水管内流动特性的影响

为了深入研究尾水管内的流动特性,结合某电站混流式水轮机的实际运行情况,基于标准的κ-ε湍流模型,选用Fluent软件在额定水头不同导叶开度下对其进行全流道数值模拟,分析了不同导叶开度对混流式水轮机尾水管内部流动特性的影响。结果表明,当导叶开度为100%时尾水管内部形成了周期空化涡带,此涡带的存在易导致水轮机机组产生强烈振动;当导叶开度较小时,尾水管内速度分布较为均匀;尾水管进口段的压力分布情况对导叶开度的变化较为敏感,可通过合理控制导叶开度来减小尾水管内的水力振动,降低水力损失。     

轴流式混输泵叶片载荷分布特性研究

为了研究气液两相条件下多级轴流式油气混输泵的叶轮叶片载荷分布特性,选用标准κ-ε湍流模型,利用CFD软件探讨了不同工况下轴流式混输泵叶轮叶片压力载荷随含气率及流量变化的规律,并分析了混输泵叶轮内进行能量转化的主要部位。结果表明,当流量一定时,随着含气率的升高,混输泵叶轮叶片工作面和吸力面压力载荷逐渐升高,且小流量工况下叶片压力载荷受含气率变化的影响程度要大于大流量工况;混输泵叶轮前半段在靠近轮毂处的能量转化能力较差,靠近轮缘处的能量转化能力较强,且叶轮前1/3段能量转化能力明显高于叶轮其他段,即混输泵内进行能量转化的主要部位是叶轮前1/3段。     

轮毂比对多相混输泵内流特性的影响

为了探究轮毂比对多相混输泵内流特性的影响,选取一单级压缩级在不同轮毂比下利用ANSYS CFX软件对多相混输泵的内流特性进行数值计算。结果表明:随着轮毂比增大,动叶轮出口从轮毂到轮缘的压力梯度变小,动叶轮轮毂处气体聚集程度变小,流速变快、流动现象变好;在纯水工况下,随着轮毂比增加静叶轮内旋涡和回流现象减弱,位于静叶轮出口轮缘处的最大湍动能区域变小;在进口含气率IGVF=19%时,随着轮毂比的增加,静叶轮进口轮毂处的旋涡消失,静叶轮出口处的旋涡越来越集中,位于静叶轮出口轮缘处的最大湍动能区域逐渐变大。本研究结论对多相混输泵结构的优化设计有重要的参考意义。     

油气混输泵压缩级内湍流强度及湍流耗散特性分析

为了研究气液两相条件下油气混输泵压缩级内湍流强度和湍流耗散的分布规律,本文以螺旋轴流式油气混输泵为研究对象,采用CFD软件进行数值计算,得到从10%到70%含气率条件下油气混输泵压缩级内的湍流强度和湍流耗散特性。研究表明:气体越集中的位置也是介质流动越不均匀的位置;级间动静干涉作用、流动的不均匀性以及较大旋涡的出现均会导致湍流强度和湍流耗散程度的增加,且在压缩级内随着含气率的增加,湍流强度最大值先减小再增加,且低含气率下湍流强度最大值最大;油气混输泵压缩级内水力损失较大的区域主要集中在级间和导叶内以及叶轮进口区域。     

考虑气体压缩性的液力透平内气液两相流场分析

为研究在气液两相条件下液力透平内部的流动规律,选择比转速为55.7的单级单吸离心泵反转作液力透平(Pumps as Turbines,PAT),在考虑气体可压缩的基础上对该模型在不同流量、不同含气率下进行数值计算。分析含气率对液力透平外特性和液力透平各过流部件内流场的影响规律,总结不同工况下液力透平内气液两相流动规律。研究发现:随着含气率的增大,液力透平的效率和功率逐渐减小、扬程逐渐增加,气体的存在对液力透平效率影响较大;液力透平叶片进口有明显的旋涡,随着流量和含气率的增大,混合介质的相对速度均增加;含气率从液力透平进口到出口逐渐增大,叶片背面的含气率要比工作面大,过流部件内的气体分布不对称,随着含气率的变大,气体分布的均匀性变差。     

转速对多相混输泵内流场分布规律的影响

为深入探究转速对混输泵内部流动以及相态分布规律的影响,基于欧拉-欧拉方法的两相流模型和标准的κ-ε湍流模型,利用Fluent软件对不同转速的三级轴流螺旋式油气混输泵在设计工况下且入口含气率为30%的条件下进行数值计算。结果表明:转速对混输泵首级动叶轮内含气率分布的影响较大,并且对不同叶高处叶片压力面和吸力面的影响趋势不同;转速对含气率影响最明显的位置是在叶片吸力面0.9倍叶高处;随着转速的增加,旋涡在静叶轮内的演变规律较明显。研究结果可为混输泵的水力设计和安全稳定运行提供参考。     

高径比对垂直轴风力机气动性能的影响

基于双向多流管理论模型,采用 MATLAB 软件编写程序,并将程序计算的结果与试验值进行对比,验证了双向多流管理论模型的可用性。以双向多流管理论模型为依据,研究高径比对垂直轴风力机气动性能的影响。以某一风力机为例,拟定风轮高径比和起动风速的近似关系式。研究表明,当转速相同时,随着高径比的增大,风力机风轮的起动风速减小;在中、低风速段,高径比大的风轮的输出功率大,在高风速段,高径比大的风轮的输出功率较小;在风速相同时,如要获取相同的输出功率,应增大高径比大的风力机的风轮转速。