我国泵CAD发展中的几个问题

综述了我国泵CAD的发展过程和技术特点，以及起步，发展和完善等三个发展阶段，泵CAD技术有人机交互设计，功能模块化和数据管理等内容，分析了泵CAD技术存在的不足，提出了新世纪泵CAD的发展方向。     

不同空化数下船用离心泵空化诱导噪声特性研究

为研究空化对船用离心泵流动诱导噪声的影响,试验分析了一台比转速ns=132.7的船用离心泵的扬程系数-空化数(ψ-σ)曲线和不同空化数下的空化诱导噪声。结果表明,随空化数减小,空化程度加剧,气泡从叶片进口边背面向叶片根部发展,空化诱导振动噪声呈先略微降低再升高的趋势,噪声能量由低频段向高频段转移;当空化数达到临界值,高阶叶频处声压峰值抬高;当空化程度十分严重时高频区域宽频带声压水平显著升高。     

混流泵内压力脉动测量与分析

以比转速为336的某导叶式混流泵为例,沿流体流动方向在泵进口、叶轮出口、导叶出口、泵出口4个位置设置监测点,对比了0.6Q_d、0.8Q_d、Q_d、1.2Q_d、1.4Q_d(Q_d为设计流量)5种工况下的压力脉动情况。结果表明,泵进口和泵出口压力脉动幅值较低,导叶进口处脉动幅值最高,且小流量工况较大流量工况脉动剧烈,小流量工况下,泵内运行不稳定,出现回流、漩涡等,引起复杂、无规律的压力脉动;各工况下,泵进口处在叶频到7倍轴频范围内均出现了较为紊乱的脉动;与设计工况相比,非设计工况的脉动情况更为复杂。     

涂层厚度对双吸离心泵性能及内流的影响

为研究涂层厚度对离心泵性能和内部流场的影响,以扬黄泵站用双吸离心泵为例,分别对叶轮和蜗壳进行涂层处理,并对不同工况下叶轮和蜗壳不同涂层厚度的组合方案进行固液两相数值计算,同时对无涂层泵进行外特性试验。研究表明,同时对叶轮、蜗壳流道进行涂层处理比仅对蜗壳流道进行涂层处理对泵的性能影响要大;对叶轮和蜗壳同时进行涂层处理后叶轮背面进口边低压区最小,不仅有利于提高泵的空化性能,还有利于减小固相颗粒对叶轮流道和蜗壳出口边的磨损,但随着涂层厚度的增加,蜗壳出口处会出现回流现象。因此,综合考虑同时对叶轮、蜗壳表面进行涂层处理且厚度为2mm为宜。研究结果为应用涂层技术提高扬黄泵站用双吸泵的抗磨蚀性能提供了依据。     

叶片出口角影响离心泵噪声辐射数值研究

运用FEM\BEM声振耦合计算方法分析叶片出口角对离心泵在水动力激励下泵壳振动辐射噪声影响。采用大涡模拟方法模拟离心泵内部瞬态流场,获得蜗壳壁面偶极子声源;对泵壳体结构进行模态分析获得结构模态响应;利用LMS Virtual Lab间接边界元IBEM声振耦合模块计算非定常流动引起的离心泵内部噪声,并与实验数据对比,验证基于LES、声振耦合的噪声数值模拟方法可行性。计算离心泵外场噪声及声辐射,研究叶片出口角度对离心泵外场噪声辐射影响。结果表明,离心泵叶片通过频率BPF处的辐射声功率随叶片出口角的增大而增大;外场噪声声压级指向性分布显示叶片出口角存在合适范围,使泵在小流量工况运行时噪声较小。     

轴流泵内部流动诱导噪声数值研究

为改善轴流泵运行的稳定性,采用CFD方法和Lighthill声比拟理论,利用CFX对模型泵在0.55Q_(BEP)、0.6Q_(BEP)、0.9Q_(BEP)、Q_(BEP)、1.1Q_(BEP)流量下的轴流泵内部流场进行非定常模拟,并基于CFX数值模拟所得到的流动信息,根据FW-H方程提取叶片表面偶极子声源,并在LMS Virtual.Lab中采用内外声学直接边界元模型计算不同工况下的模型泵内叶频及其谐频处的内声场。研究结果表明,泵内边界上最大声压值随着流量的减小逐渐增大;叶片偶极子噪声在叶频96Hz处的深度失速工况泵内边界声压比最优工况下增大了28.9%;壳体偶极子噪声在轴频24Hz处的深度失速工况泵内边界声比最优工况下增大了6.5%,在叶频96 Hz时的深度失速工况泵内边界声压高于最优工况7%。     

双流道泵的三维实体造型与数值模拟

本文从双流道泵的二维水力设计出发,利用参数化的绘图软件Pro/E Widefire实现了双流道泵叶轮的三维实体造型,并在三维造型的基础上,建立流动控制方程,设定计算区域及边界条件,对其内部三维不可压湍流场进行数值模拟。研究结果表明,在双流道泵三维造型基础上进行数值模拟可以很好地检验水力设计的优劣,预测其性能。     

基于DPM和RSM的一体化预制泵站结构优化

为了研究一体化预制泵站的沉积问题,基于FLUENT软件中的DPM模型对圆筒式一体化预制泵站进行了数值计算,分析了悬空高、泵间距、中心距等位置因素对于预制泵站内沉积率特性的影响,结果表明:随着悬空高和泵间距的增大,沉积率呈增大趋势;随着中心距增大,沉积率先增大后减小;沉积率都高于60％.针对圆筒式预制泵站的流动问题,将其...     

转子—定子型离心式水力空化发生器非定常空化形成机制

为了研究一种高效水力空化发生器的运行原理,采用试验测试与数值模拟结合的方法研究了一台转子—定子型离心式水力空化发生器内的非定常空化机制。数值计算与试验吻合较好,结果表明空化发生器内存在三种空化机制:钝头体绕流空化、尾涡空化和楔形槽空化,分别位于转子叶齿前缘、叶齿后侧和定子叶齿前缘,其中定子叶齿前缘空化具有明显的周期性。空泡整体分布不完全对称,定子叶齿前缘空化主要发生在蜗壳5-8断面间;转子叶齿前缘空化发生在8-1断面间,而后侧尾涡空化变化幅度较小。空泡体积含量呈周期性变化,与一对转子—定子叶齿的交错周期相吻合。研究成果可为离心式水力空化发生器的优化设计提供参考。     

安全壳喷淋泵转子系统热冲击特性分析

为研究1 000 MW级核电站用安全壳喷淋泵的热冲击特性,对热冲击作用下泵内部流场进行了数值计算。热冲击工况下泵内径向力逐渐变大,波动更为剧烈;轴向力逐渐变小;径向力和轴向力的波动趋势与常温工况的一致。将内流场模拟得到的热载荷及压力载荷加载到结构体上,分析热冲击下转子系统过流部件的温度分布,并分析其热应力与机械应力分布规律。结果表明：热应力对结构的破坏占主要作用;最大的热应力集中在轮毂上,最大的机械应力在轮毂与叶片的交界处;叶片上热应力和机械应力分布均满足叶根至叶顶依次减小的规律。