低扬程双向流道泵装置研究

针对沿江滨湖地区双向抽水的广泛需要 ,在分析水力计算的基础上 ,提出一种新的立式轴流泵出水结构 ,并辅以适当措施 ,使立式双向轴流泵装置性能大幅度提高 ,模型试验最高装置效率达到 71%以上 ;所提出的消涡防涡栅从根本上解决了进水流道内的涡带问题。这两项技术已在工程中成功地推广应用。

低扬程水泵选型新方法

通过理论分析和模型试验 ,研究泵与泵装置特性的关系 .进出水管道水力损失占泵站净扬程的比重越大 ,泵装置最高效率点的流量越小 ,而泵装置最高效率点的扬程与最高效率点的泵段扬程基本一致 .为保证泵装置运行在高效率点 ,所选用泵的扬程应与泵站净扬程相当 ,而流量必须加大 。

基于CFD的螺旋槽干气密封端面流场流态分析

应用Gambit软件建立三维螺旋槽干气密封模型,并对其进行了网格划分.在特定工况下,运用Fluent软件对螺旋槽干气密封内部微间隙三维气体流场的两种流态,即层流和湍流分别进行了数值模拟,得到了两种流态的压力分布、速度分布以及泄漏量.运用模拟得到的层流和湍流的速度,根据流动因子进行了理论计算,结果表明:螺旋槽干气密封端面气体是以层流流动的.将模拟得到的层流和湍流的泄漏量与其相同工况下试验所测得的泄漏量进行对比分析,结果表明:螺旋槽干气密封端面气体亦是以层流流动的,模拟层流泄漏量为6.92×10-6m3/s,试验值为6.94×10-6m3/s,十分接近.综合以上两种结果表明:在一定工况下,螺旋槽干气密封端面气体是以层流流动的.

螺旋槽干气密封系统轴向振动响应及结构优化

以密封静环为振子建立了气膜-密封环流固耦合系统轴向振动的计算模型,利用PH线性化方法、复函数分离变量法和小参数迭代法近似求解雷诺方程,求得了气膜动压近似解析式,进而求出了气膜推力.以此推力作为振动方程的激振力,建立了轴向单自由度受迫振动方程;利用龙格-库塔法求解,获得了不同螺旋角和槽深响应的振动相轨图和时间历程图,并分析了螺旋角和槽深对振动位移的影响.研究结果表明:螺旋角和槽深对振动参数均有影响,其中螺旋角对振动最为显著.改变螺旋角和槽深数值可以控制密封环的振幅,通过选择其最佳值可以保证干气密封运行的稳定性.本实例的最佳值为螺旋角74°58′48,″槽深5μm,与试验数据基本一致.

高压多级离心泵转子系统的不平衡响应特性

针对高压多级离心泵转子系统质量不平衡问题,采用有限元分析方法计算了水润滑轴承支撑的转子系统的模态,并对转子系统不平衡质量的位置和分布进行了分析和优化.数值计算结果表明,采用两端水润滑轴承支撑的高压多级泵转子系统,根据第一阶临界转速的判定原则证明其为稳定的刚性转子系统;在设计转速下,不平衡质量施加在转子不同位置时,泵入口端水润滑轴承节点振动幅度变化较大,其对不平衡敏感程度较高,而出口端水润滑轴承附近节点振幅变化较小,且前3级叶轮的剩余不平衡质量对轴系不平衡响应具有较大影响;通过优化组合叶轮和平衡盘的平衡精度等级,找到了两端轴承振动幅值较小的方案,当前两级叶轮采用G2.5级、其他叶轮和平衡盘采用G6.3级平衡精度时,泵进口端水润滑轴承节点的振动幅值明显降低,且泵出口端轴承节点的振幅变化较小,成功应用于高压多级离心泵的设计,满足了工程应用要求;在不同转速下,泵入口端水润滑轴承比出口端对不平衡响应更为敏感,建议入口端轴承采用更耐磨的材料.优化结果可为新型多级离心泵转子系统稳定运行提供理论依据和参考.

水泵站底坎二维绕流湍流数值模拟

采用基于 RNG方法的湍流模型对水泵站底坎绕流流场进行了数值模拟。在笛卡尔坐标系下 ,采用交错网格的有限体积法求解二维不可压 Navier- Stokes方程 ,计算结果与试验数据以及与采用标准的 k- ε两方程湍流模型计算的结果进行比较 ,结果表明基于 RNG方法的湍流模型对于有强漩滚回流的尾流的详细结构 ,能够给出真实的模拟 .

天然气发动机燃料供给系统研究现状

天然气作为发动机一种重要的“清洁燃料”,日益受到人们的重视 ,也使天然气发动机在国内外均获得了较快的发展。主要分析了天然气在燃料供给方面的研究开发现状 ,包括进气道喷射、缸内直喷和预燃室进气 ,以及未来的研究方向。

螺旋轴流泵的固液两相流动数值模拟

为研究螺旋轴流泵输送含有沙、油和水的固液两相时内部的流动情况,基于Ansys CFX软件,应用RNG k-ε湍流模型,采用固相颗粒直径为2 mm,初始体积分数分别为5%,10%,15%,以及液相油初始体积分数分别为5%,10%,15%时,对螺旋轴流泵叶轮流道内固液两相流场内部变化规律进行数值计算.结果表明:沙和油的分布规律相似,主要集中于叶轮进口边轮毂头部、叶轮外缘区域;当沙和油的初始体积分数改变时,其对应的过流部件内体积分数分布也发生了变化,分布区域也有所改变,说明沙和油两相互相影响对方的分布;当沙和油的初始体积分数一定时,各相的相对速度变化规律总体上趋于一致,其相对速度由大到小依次为沙、油和水;扬程和效率的计算曲线与试验曲线基本吻合,扬程误差值在3%左右,效率误差值在4%左右,说明试验方案的设计合理可行,数值模拟结果较为准确.

新型轴向力平衡装置轴向力的计算

介绍了一种新型轴向力平衡装置及其平衡原理 ,并分析计算了装有这种平衡装置的多级泵在工作过程中末级叶轮所受的轴向力。推导出该平衡装置在设计工况下实现无轴向力工作应满足的条件 。

导流器几何参数对潜水泵性能影响的通径分析

为研究导流器主要几何参数对潜水泵性能的影响规律,根据导流器的工作原理,针对250QJ125型潜水泵,选取导叶片进口安放角、叶片轴向长度、叶片数为试验因素,采用正交试验设计方法设计导流器,应用CFD数值模拟技术,对同一叶轮与不同方案导流器组合的潜水泵进行流场计算与性能预测,运用通径分析法对导流器主要几何参数与潜水泵性能的关系进行分析.结果表明:对取单级扬程和效率作为性能评价指标的潜水泵而言,进口安放角对其性能影响最大,叶片轴向长度次之,叶片数最小;通过相对误差分析,模拟结果与实测结果吻合较好,平均相对误差值为5.1%.利用通径分析能较全面地反映导流器各个参数之间及对潜水泵性能的影响规律,得到影响潜水泵性能的主要因素和次要因素,为从结构设计上提高潜水泵性能提供一定依据.

离心泵通用自动化测试控制技术

为了提高离心泵测试系统的可靠性和通用性,同时提高性能测试过程的自动化程度,构建了一种通用性的离心泵自动化测试系统结构,将可编程控制器(PLC)或采集卡作为泵测试系统的传感器信号采集器和泵阀控制器,并应用触摸屏作为人机交互界面,基于组态软件开发测试控制系统软件的同时将Visual Basic 6.0编写的曲线拟合、报表生成等软件功能程序模块嵌入系统软件中,使得系统成为可以采集多种传感器信号和支持多种数据采集设备的灵活性、通用性测试系统.介绍了离心泵通用化测试系统的组成方案、系统软件编写、曲线拟合原理及测试控制硬件的实现方法,系统调试结果表明,通过通用化控制器、组态软件及VB扩展功能程序模块的综合应用与开发,整个泵测试系统的自动化程度、通信能力、人机交互性能和可移植性都有了很大提升.该系统对于泵类设备测试和维护以及设计工业生产自动化系统有一定的参考意义.

水泵进水池模型试验新方法研究

针对我国目前水泵进水池模型试验相似准则不明确 ,忽视观测水泵进口流态和吸水管内涡流强度等缺陷 ,提出了水泵进水池模型试验研究的新方法。开敞式水泵进水池模型试验按弗劳德数相似准则模拟。不带泵进行试验 ,模型比尺的选取应保证一定的进水池宽度、水深和吸水管直径 ,从而提高试验结果的可靠性。模型试验应重点检查进水池中是否出现有害的水面涡和水下涡 。

多级离心泵多工况压力脉动数值模拟

为了研究多级泵中叶轮和导叶的动静干涉现象,采用Ansys CFX软件对某一5级离心泵不同流量工况下非定常流动进行数值模拟,获得并分析了叶轮和导叶内4个典型位置的流动压力脉动分布特性。通过与外特性试验和振动试验结果的对比,验证了数值模拟的可信性。结果表明:各监测点脉动主频560 Hz左右,为2倍叶频处,且振动幅值较大,动静干涉现象强烈;叶轮与导叶交界面的压力脉动强度最大;导叶内压力脉动受叶轮的影响,离叶轮出口越远,压力脉动幅值越小;导叶内在叶频处存在较大峰值,说明叶频是其出口压力脉动的主要成分,流量越小,脉动强度越大。通过掌握压力脉动分布特性,能够为多工况运行的低压力脉动多级离心泵水力设计提供重要的理论依据。

基于补排平衡法的井渠结合灌区机井数量研究

为了合理利用地下水资源,明确人民胜利渠灌区合理的机井数量,在地下水资源评价的基础上,利用地下水补排平衡法确定灌区合理的井渠灌水用水比例,进而用单井控制面积法和开采模数法确定灌区的机井数量。结果表明,人民胜利渠灌区规划机井数量为14 553眼,需要削减机井数量5 708眼。

泵站复杂前池内的流态改善研究

泵站前池内的流态优劣，对泵站的安全、经济运行有很大的影响。经采用模型试验的方法，通过在前池内加设底坎和立柱，取得了良好的整流效果，现场运行表明，这种整流措施不但结构简单、施工方便、造价经济，而且效果很好。

凸轮转子泵的流场及脉动特性数值分析

随着舰船减振降噪要求的进一步提高,管路噪声逐步成为这一目标的主要障碍,而泵类设备则是管路噪声最主要的噪声源.传统离心泵由其高转速及强烈的动静干涉决定了它在进一步降低自身诱导噪声上的局限性,而新型的凸轮转子泵则具有较大的优势.因此为研究该型泵的主要性能与流场特性,在系统分析凸轮转子泵的工作原理及技术特点的基础上,建立了该泵的二维、三维直翼、三维扭曲翼模型,通过基于动网格的CFD分析计算了凸轮转子泵的流场及脉动特性.计算结果表明:新型凸轮转子泵的流量与转速呈线性关系且呈现出周期性脉动;泵内压力分布稳定,各区域没有明显的压力梯度,在转子间隙及进出口区域存在旋涡及流动分离现象,此处流速较大;转子泵泵内压力脉动随转子叶片数的增大及采用螺旋翼型能够得到有效降低,而随着转速的增大也会迅速增大.

轴伸贯流泵站全过流系统启动三维过渡过程研究

为了分析轴伸贯流泵站全过流系统在含有附加拍门的出水流道闸门开启下机组外特性参数的变化规律和过流系统内部流场的演变过程,利用力矩平衡方程推导叶轮实时转速,基于铺层网格及动网格技术研究了含有附加拍门出水流道闸门的运动规律,对轴伸贯流泵全过流系统启动三维过渡过程进行了数值模拟。结果表明:计算结果与试验结果一致;在机组启动过程中,泵段扬程先增大,然后减小至额定扬程,2.25 s时出现最大启动扬程6.38 m;拍门前后压差最大值为2.61 m,设有附加拍门的出水流道闸门可以有效降低启动过程中的最大启动扬程,提高水泵机组的安全系数。水泵的启动转速和流量变化对叶轮段压力分布梯度影响明显,当转速上升到最大值时,叶片承受最大水压力。在启动过程中闸门上的附加拍门起到了分流作用,避免因叶轮转速上升较快、闸门未充分开启而使出水流道水压力过大带来的系统不稳定性问题。

液控蝶阀联动的混流泵机组启动过程数值模拟

为准确预测混流泵机组启动过程的瞬态特性,建立了具有液控蝶阀的某立式混流泵站全过流系统的三维几何模型,运用滑移网格法实现蝶阀的开启规律,结合三维非定常流动过渡过程研究手段,完成对混流泵机组启动过程数值计算,获得了机组启动过程外特性参数和若干测点静压值随时间的变化规律以及不同时刻内部流场瞬变特性.计算结果表明,机组启动过程最大反转转速为正向额定转速的0.16倍,水泵出口最高压力为额定值的1.26倍,均未超过允许值;机组处于泵工况转速趋于稳定时,泵段内水流流态和压力梯度变化受蝶阀开度影响明显,小开度时,泵段内压力梯度较大,最大压差为45.6 m,为额定扬程的1.62倍;高压水以射流的方式通过蝶阀从而在其出水侧产生回流,导致蝶阀两侧压差剧烈波动诱发阀体振动.

灯泡贯流泵机组支撑形式比较

为了优化贯流泵机组支撑结构，提高其综合性能，将贯流泵机组支撑划分为主轴系轴承座支撑、灯泡体支撑和泵体支撑3个层次．研究了3种典型贯流泵机组的支撑形式；通过受力分析，计算了主轴变形和疲劳强度安全系数；从泵机组可靠性、安装维修性、总体结构和泵装置水力性能等方面，比较了几种支撑形式．从主轴轴承数量、布置及安装、灯泡体支撑和泵体支撑等方面，提出了灯泡贯流泵机组支撑的设计原则和方法．结果表明：灯泡贯流泵机组支撑形式不但影响可靠稳定性能和安装维修性能，还严重影响系统水力性能．电机转子和水泵叶轮挠度分别为0．19～0．39mm和0．22～0．62mm，滑动轴承和滚动轴承油膜厚度分别为0．41～0．53mm和0．12～0．17mm：为了保证运行时电机空气间隙和水泵叶片间隙均匀，导轴承座安装高程应考虑转子和叶轮的挠度以及导轴承的油膜厚度．合理布置导轴承，灯泡体采用辐射板支撑，进人孔与灯泡体底部主支撑合用，采用金属管泵段式结构，可以提高灯泡贯流泵机组的可靠性能和水力性能．结果对灯泡贯流泵机组的优化设计具有参考价值．

光伏提水技术研究与应用

光伏提水是涉及太阳能采集与变换、电力电子、电机、水泵等多门学科专业综合配套的一门新兴技术,因其符合新能源战略发展的需要而备受关注和重视。基于研究和推广应用需要,在回顾了光伏提水技术发展历程的基础上,介绍了近年国内出现的几种有代表性的光伏提水装置,对它们的类型和系统结构进行了分析,探讨了光伏提水技术在我国特别是西部干旱缺水地区推广应用的前景和价值。