激光加工在非接触式动压型机械密封中的应用

综述了近年来非接触式机械密封中的发展概况,重点介绍了激光加工技术以及在机械密封端面改形及其表面处理的应用.机械密封通过端面改形技术,端面被加工成规则的螺旋槽形、微凹坑、人字形等形状,改善密封性能,实现密封的非接触,零泄露.激光技术的成熟与产品性能要求的提高是非接触式动压型机械密封发展的强大动力.尽管目前激光加工机械密封的研究应用还存在许多不足,但激光加工无疑是21世纪机械密封发展的一大趋势.     

斜流泵研究进展

由于斜流泵兼有离心泵和轴流泵的优点,其应用范围越来越广.首先根据比转速的不同对斜流泵进行了分类,介绍了斜流泵的结构特点、能量特性以及存在的问题.对现有的斜流泵的设计方法即传统设计法、逆向求解设计法以及控制速度矩设计法的优势及不足进行了总结.在斜流泵的设计中需要注意的细节包括轮缘间隙、叶片角变化、绘型技术以及轴面图设计等.轴面图设计是影响斜流泵性能的一个重要因素,通过合理的改进轴面图形状,可以提高设计点效率、改善小流量点的驼峰.应用PIV测试以及CFD技术可以获取并分析斜流泵的内部流动特性.     

无过载排污泵研究现状与展望

本文在对国内外无过载泵的研究历史与现状作了总结，提出了无过载排污泵设计中急需解决的问题，介绍了目前无过载排污设计的理论基础并对今后研究发展方向作了展望。     

大型立式轴流泵叶片进口流场及其对水泵影响研究

分析各因素对大型立式轴流泵叶片进口流态的影响,研究该断面流场的形成机理。提出叶栅对进口流态反作用和相互自动调整的观点,即如果叶栅来流非均匀轴向,叶栅过流特性会反过来影响来流流态并调整达到平衡。结果表明,立式轴流泵叶片进口流场既非轴向,又非均匀,不符合常规假设。用五孔探针实测叶轮直径D=1.64m轴流泵叶片进口流场,证明了理论分析的正确性。分析叶片进口流态对水泵性能、导轴承偏磨和间隙气蚀的影响,提出改善流态的方法。成果对改进轴流泵及其进水流道设计理论和方法,提高运行性能具有重大意义。     

分流叶片对离心泵流场和性能影响的数值预报

针对低比速离心泵IS 50-32-160模型,给出不同叶片数下、不同分流叶片长度的设计方案,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)方法,对多方案的全流场进行分析。对非设计流量工况计算采用了稳态N-S方程求解,对于叶轮和蜗壳、前后腔体的交界面采用滑移网格技术进行处理。通过叶轮叶片上扭矩分析,并结合以往试验和计算经验,给出适用于低比速离心泵分流叶片长度的设计公式;流场计算结果显示：分流叶片有利于叶轮出口和蜗壳入口的压力、速度分布均匀性,能有效提高叶轮出口压力,减小压力脉动;通过不同工况的计算模拟,预测各个设计方案离心泵的性能,结果表明：含分流叶片离心泵的效率向偏大流量处偏移,扬程提高较多,且功率曲线更加陡峭。最后总结了不同叶片数对水泵性能的影响,给出不同设计要求时叶片数取值参考。     

示踪粒子在离心泵内流场跟随性的影响因素分析

以修正后适用于低雷诺数下粒子在离心泵叶轮内运动方程为基础,给出离心泵内流场粒子成像测速(Particle imagevelocimetry,PIV)测试中示踪粒子跟随性的数学表述。据此对离心泵内流场中示踪粒子的运动进行数值计算,讨论粒子跟随性对粒子物理特性和离心泵内流场性质的依赖关系。并在现有几种模型基础上对比讨论各项力对粒子跟随性的贡献,指出各模型的优缺点。计算结果表明,密度接近流体的密度的中性悬浮粒子跟随性较好;对于密度较大的粒子只有粒子直径足够小才能跟随到一定范围内湍流角频率的流动;粒子径向跟随性比周向复杂得多;在离心泵叶轮内低速漩涡区粒子跟随性较差,尤其是在径向方向上;离心泵叶轮旋转引起的离心力和科氏力以及流道弯曲产生的离心力对粒子跟随性影响很大。通过了解和掌握这些因素的影响,对于离心泵内流场PIV测试中采用合适的示踪粒子和控制粒子跟随性误差具有重要的理论指导意义。     

变转速工况下汽车冷却水泵内外特性变化规律

以某汽车冷却水泵为研究对象,通过定常流场模拟和试验得到多转速工况下的外特性曲线,二者有较好的一致性:扬程随转速均匀变大,高效区增宽并向大流量区偏移。通过非定常流场模拟获得了不同转速下流道内流线、径向速度和压力脉动等分布特性,并对比分析了蜗壳和叶轮所受轴向力和径向力的变化趋势。结果表明:流体速度值、压力脉动幅值以及受力等随转速有较大变化,说明该泵长期远离高效区运行,存在较大的运行稳定性隐患和节能优化空间。     

低比速离心泵叶轮优化设计进展

介绍了低比速离心泵叶轮优化设计的主要方法和模型,分析其优缺点,并着重介绍了叶轮多目标优化设计、遗传算法及神经网络等新的优化技术在叶轮优化设计中的应用,指出了低比速离心泵叶轮优化设计的发展趋势。     

Numerical prediction of 3-D periodic flow unsteadiness in a centrifugal pump under part-load condition

Numerical simulation and 3-D periodic flow unsteadiness analysis for a centrifugal pump with volute are carried out in whole flow passage, including the impeller with twisted blades, the volute and the side chamber channels under a part-load condition. The pressure fluctuation intensity coefficient （PFIC） based on the standard deviation method, the time-averaged velocity unsteadiness intensity coefficient （VUIC） and the time-averaged turbulence intensity coefficient （TIC） are defined by averaging the results at each grid node for an entire impeller revolution period. Therefore, the strength distributions of the periodic flow unsteadiness based on the unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes （URANS） equations can be analyzed directly and in detail. It is shown that under the 0.6Qd~. condition, the pressure fluctuation intensity is larger near the blade pressure side than near the suction side, and a high fluctuation intensity can be observed at the beginning section of the spiral of the volute. The flow velocity unsteadiness intensity is larger near the blade suction side than near the pressure side. A strong turbulence intensity can be found near the blade suction side, the impeller shroud side as well as in the side chamber. The leakage flow has a significant effect on the inflow of the impeller, and can increase both the flow velocity unsteadiness intensity and the turbulence intensity near the wall. The accumulative flow unstea- diness results of an impeller revolution can be an important aspect to be considered in the centrifugal pump optimum design for obtaining a more stable inner flow of the pump and reducing the flow-induced vibration and noise in certain components.     

瞬变工况下叶片数对核主泵径向力影响的研究

为研究核主泵在变流量过渡过程中叶片数与导叶片数对径向力的影响,应用计算流体力学软件CFX对核主泵分别改变叶片数与导叶片数时,叶轮与导叶所承受的径向力变化规律进行数值模拟计算与试验,将数值模拟结果与试验进行验证,试验数据与数值模拟数据在误差控制范围之内。结果表明:变叶片数时,随着流量增大,核主泵叶轮所承受的径向力值随叶片数的增加而增大,在叶片数为7片时达到最大值,叶轮所承受的径向力的周期性趋于规律性;径向力的平衡性趋于最佳工况。随流量变小时,叶轮所承受的径向力位置随旋转周期有规律性地偏移和旋转,其偏移和旋转的变化梯度不同,叶轮所承受的径向力偏移和旋转的变化梯度明显大于向大流量增加时所对应的变化梯度。通过综合对比可知:在变流量过程中,当叶片数为5片、导叶片为11片时,叶轮承受的径向力是最小。