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。

冲压焊接离心泵水力设计及数值模拟

本文以某型号离心泵为例,探究了冲压焊接离心泵的水力设计要点,并使用UG软件建立模型展开了数值模拟。对比铸造泵和冲焊泵的效率,发现同样工况下冲焊泵的效率略低,分别选取叶片数目、叶片出口角以及叶片出口直径3项参数予以优化。在叶片数目为5、出口角为28°、出口直径为288 mm的情况下,冲压焊接离心泵在流量为90 m^(3)/h时效率达到了71.7%,比优化前提升了4.4%,比铸造泵提升了3.4%;轴功率为6.5 KW,比优化前低了0.2 KW,比铸造泵低了0.7 KW。由此可得,在水力结构优化后冲压焊接离心泵的效率更高、能耗更低。

金洲水电站引水系统水力设计优化研究

以金洲水电站为研究对象,对水电站引水系统水力设计进行研究,并探究水轮机、压力管道、导流隧洞、水闸和引水渠道对水力设计优化的影响,从而全面实现优化。结合金洲水电站的实际情况,使得相应的优化更具实效性,使其经济效益得到充分的发挥。表3个。

中小型拱坝泄洪消能水力设计研究与应用述评

当前我国经济高质量发展,水工建筑也得到了大力发展。水工建筑物的泄洪消能水力设计是水利工程建设的关键,决定了水工建筑的安全性和稳性,甚至决定了整个水利工程的安全运行。介绍了水坝结构泄洪消能评估方法,分析了中小型拱坝泄洪消能水力设计,探讨了水工建筑物泄洪消能设计结果的应用。

面向能效最优化的低比转速轴流泵正交水力设计方法探讨

在当前我国既需应对能源短缺挑战又需保护环境的双重背景下,轴流泵作为一种核心水力设备,其能效的精确控制变得至关重要。特别是低比速轴流泵,因其独特的水动力学特性,传统设计方法在节能效果上往往难以达到预期。因此,我们以节能为核心目标,深入研究了基于小比速轴流泵的正交设计理论。在研究中,我们运用了正交试验法,对轴流泵的主要结构参数,如叶片倾角、叶片数量和叶片宽度等,进行了系统而全面的探索。借助数值仿真技术,结合多元方差分析和信噪比评估等方法,我们精确地量化了这些主要参数对水泵性能的影响程度。基于这项研究,我们将提出一套专门针对低比速旋转轴流泵的高效优化策略,旨在实现更高的能效和更优化的性能。这不仅有助于缓解能源危机,还能促进环境保护,为我国的可持续发展贡献一份力量。

混流式喷水推进泵水力设计和性能预报

基于Matlab-Simulink平台开发了一套混流式喷水推进泵参数化水力设计程序,能快速优质完成混流式喷水推进泵设计时轴面投影图绘制、过流面积检查、流网绘制和逐点积分法叶片绘型等环节.采用CFD技术,通过几何建模、网格划分、边界初始和数值计算等步骤实现了对所设计混流式喷水推进泵的扬程、功率、效率和抗汽蚀性能的快速预报,并根据泵内具体流动细节为进一步改善结构、优化性能提供依据.通过实例阐述了混流式喷水推进泵CAD设计和CFD水力性能预报的各个环节,结果表明:基于此程序设计的混流式喷水推进泵达到了设计要求.

簸箕形进水流道的优化水力设计

介绍了在荷兰有广泛应用、在我国刚开始得到应用的泵站簸箕形进水流道，采用紊流模型数值计算的方法，对这种形式的流道进行了优化水力计算．刘老涧泵站水泵装置模型对比试验的结果表明，经过优化的簸箕形流道的水力性能，得到了显著的改善．

新型井泵水力设计及内部流动的数值模拟

在改进QJ型深井离心泵结构的基础上,研究提出了一种SJB型新结构深井离心泵及其特殊的水力设计方法,即叶轮的极大扬程设计法和扭曲反导叶法.将叶轮外径延伸至泵筒内壁,采用斜切叶轮出口.导叶进口边扭曲,其余部分为圆柱叶片.运用CFD软件Fluent 6.0对模型100SJB8进行数值模拟研究,分析流场并预报其水力性能,经试制100SJB8样机并比较试验结果,表明模拟能较好地预测水力性能,为设计提供指导.

无堵塞泵水力设计及试验研究

叶片式无堵塞泵主要有离心式与旋流式两种泵型。利用泵能量方程和相似律推导出无堵塞泵叶轮水力设计统一计算公式,在分析、归纳14种离心式渣浆泵和12种旋流泵优秀水力模型的基础上,分别应用最小二乘法数值拟合出经验系数方程式。通过设计实例和样机型式试验与真浆试验,验证了设计方法的准确性和实用性,并揭示了离心式渣浆泵和旋流泵性能上的一些特点。

高效率离心泵水力设计及BVF诊断

引入边界涡量流(BVF)理论对叶片进行诊断,探究叶片表面BVF分布与水力性能的关系,为将来改进设计提供诊断依据.选用IS150-125-250型离心泵(参考离心泵)基本参数,基于速度系数法和二元理论自编程序,设计出新的离心泵叶轮.与参考叶轮相比,新设计的叶轮进口端空间弯扭特征明显.采用RANS控制方程组和标准k-ε湍流模型对设计离心泵和参考离心泵全流道内流场进行数值模拟,对比分析两者含设计工况点在内的13个工况点的水力性能.同时根据设计离心泵和参考离心泵叶轮内流场计算结果,基于BVF诊断方法,对两叶轮叶片压力面和吸力面BVF分布进行对比分析.结果表明:相比参考离心泵,设计离心泵在小流量工况下扬程和效率较高,最高效率可提高5.3%.参考离心泵叶片表面BVF峰值较大,而设计离心泵叶片表面BVF分布更均匀,变化也更平坦,说明设计离心泵叶轮能更有效地抑制流动分离等不良流动的发生,改善了离心泵的水力性能.

低比转数离心泵的水力设计及性能预测

运用速度系数法获得叶轮基本几何参数,根据给定的叶轮流道过流断面面积分布规律与叶片包角分布规律调整叶片轴面轮廓形状,并由所建立的短叶片偏移角与Wiesner滑移系数之间的关系确定短叶片位置.基于该方法在相同设计参数(扬程、流量、转速等)条件下设计了4种短叶片参数不同(叶片长度分别为0.75,0.65,0.55和0.45倍长叶片长度)的低比转数离心泵叶轮,并采用RANS控制方程组和RNG k-ε湍流模型对所设计的离心叶轮流道的三维湍流流场进行计算分析,研究了这4种短叶片对沿流道的速度分布、压力分布及离心叶轮整体水力性能的影响.结果表明:添加短叶片能明显提高叶轮扬程,但过长的短叶片会增加冲击损失与摩擦损失;扬程增加量会随短叶片长度的减小而增大;通过选取合适的设计参数并合理地放置短叶片可以改善流态,提高水力性能.

双流道泵水力设计的研究

在大量试验研究和设计实践的基础上,对双流道泵叶轮和蜗壳的一些主要几何参数进行了统计分析,发展和完善了双流道泵水力设计方法。给出了双流道泵叶轮轴面图前、后盖板圆弧半径R1、R2与比转数ns及叶轮进、出口直径Dj、D2的关系,提出了叶轮平面图流道中线方程。总结了双流道泵蜗壳基园直径D3、进口宽度b3、隔舌角φ0和面积比系数y的计算公式。研究成果已经被大量应用到双流道泵产品开发中。

无过载超低比转速离心泵水力设计

在比转速n_s<30时通常不再设计成离心泵,因为泵效率较低,轴功率曲线太陡极易产生过载现象,笔者首次较详细地研究超低比转速离心泵的无过载设计方法,针对n_s=23微型离心泵,给出叶轮主要几何参数D_2、b_2、β_2、Z、φ的选取原则和叶片平面流道的绘型。文中还给出测试结果和性能曲线。研究表明;只要设计合理,n_s<30时完全可以设计成效率较高的无过载离心泵。

轴流式喷水推进泵水力设计和性能检验

基于Matlab-Simulink建立了一套轴流式喷水推进泵计算机辅助设计(CAD)程序(其中叶轮采用升力法设计,导叶采用流线法设计),实现了其水力设计参数的快速选择与计算,直接得到了叶片流面的空间坐标,可方便进行三维几何造型.采用计算流体力学(CFD)方法,通过建立计算域、划分高质量结构化网格、定义边界条件、数值计算和后处理等步骤详细分析了所设计轴流式喷水推进泵内流场分布,并对扬程、效率等水力性能进行综合检验.通过实例详细阐述了轴流式喷水推进泵CAD设计和CFD水力性能预报的各个环节,结果表明该方法可快速、高效、优质的完成轴流式喷水推进泵的水力设计、性能评估和结构优化,对加速喷水推进泵的研发和促进喷水推进在国内应用具有积极意义.

深井离心泵的水力设计和二次回归正交试验

根据研发新型井泵节能节材的要求,将水力设计与计算流体动力学技术和二次回归正交试验方法相结合,进行提高井泵效率的试验研究.试验选择深井离心泵的叶轮出口安放角和出口宽度两个几何因素,按二次回归正交试验方案,设计了10副叶轮.通过计算流体动力学技术对包含叶轮、导叶在内的两级新型深井离心泵的全流场进行了设计工况下的三维流场数值模拟,得到了10组设计方案额定点的效率值.通过二次回归正交试验法研究了叶轮出口安放角、出口宽度对效率的影响规律,根据计算结果对新型深井离心泵效率提出了二次回归约束方程.结果表明,采用叶轮极大直径设计法对提高新型深井离心泵的水力效率具有一定的参考价值.

全蜗壳的非圆形断面水力设计及其CFD分析验证

针对水轮机全蜗壳常规水力设计方法中存在的不足,对蜗壳中水流遵循速度矩为常数规律运动的非圆形断面水力设计进行分析,利用数值计算方法,使蜗壳尾部圆断面内的水流遵循速度矩为常数的运动规律,而无需转换成椭圆断面,从而完善蜗壳非圆形断面的水力设计方法.经实例设计与CFD流场模拟分析验证表明,采用文中所提出的非圆断面设计方法设计出的蜗壳,水流运动基本符合设计假定,其流场分布与理论分析相符合,设计出的蜗壳流道平顺光滑,流态分布良好.

低扬程泵装置优化水力设计的关键问题

对低扬程泵装置的优化水力设计问题进行了较为深入的研究.将低扬程泵装置效率分解为水泵效率和流道效率两个方面,讨论了泵装置中泵段的概念和泵段效率的修正等问题,分析了流道水力损失对流道效率及泵装置效率的影响,通过实例说明了流道内的流速和流态对流道水力损失的影响,得到以下结论:在低扬程条件下,尽可能减小流道水力损失是提高泵装置效率的关键;减小流道水力损失的关键是降低流道内的流速和改善流道内的流态,其途径主要包括选择水力性能最优的泵装置型式和流道型式、适当降低水泵的nD值、选择更优秀的水泵水力模型、适当放宽流道控制尺寸、对流道型线进行充分的优化水力设计等.

大型泵站虹吸式出水流道优化水力设计

采用三维紊流数值模拟的方法,揭示了大型泵站虹吸式出水流道内的三维流动形态;提出通过建立虹吸式出水流道几何模型并借助三维紊流数值模拟的方法,逐一改变流道几何尺寸、观察流态变化、逐步优化流道型线,以最终实现虹吸式出水流道的优化水力设计;通过专门设计的模型试验。

多杯等流型气锚的水力设计

为了提高抽油机井的泵效,在分析气锚气液分离效率的影响因素基础上,分析了通过多个沉降杯实现气液分离,降低液体下降速度,有效地提高气液分离效率的原理.建立了多杯等流型气锚的流动方程,给出了水力设计计算方法.应用多杯等流型气锚,抽油机井泵效平均提高25%以上.

核电站离心式上充泵多工况水力设计

离心式上充泵为多级双壳体结构,根据核电站系统要求,其水力性能需同时满足5个工况点.为实现上充泵多工况水力设计,在系统总结离心泵非设计工况研究进展的基础上,提出了多种叶轮水力设计方案优化组合与叶轮多工况水力设计相结合的技术,并进行了上充泵多工况水力设计实践.利用多级离心泵叶轮组合原则对上充泵所要求的多工况点进行拆分,得到不同叶轮性能曲线优化组合设计方案,分别进行首级叶轮、2-4级叶轮和5-12级叶轮水力设计.按照设计方案制造4级泵样机(转速2 950 r/min),并进行性能试验.试验结果换算到4 500 r/min与规定值对比表明,有4个工况点满足要求,大于规定值2.6%;仅最大流量工况扬程偏低,低于规定值11.8%,实现了多工况水力设计目的.