离心泵内部流动时序效应的CFD计算

为了研究导叶时序效应对离心泵性能的影响,采用CFD方法对设计流量工况下导叶不同时序位置时离心泵内部流动进行了数值计算,定义导叶叶片尾缘与隔舌夹角为0时为时序位置0,每增加10°增加一个时序位置。得到了泵内外特性随时序位置不同的变化规律,并分析了不同时序位置对隔舌处压力脉动及叶轮径向力非定常特性的影响。结果表明:随着导叶时序位置的增加,泵扬程和效率呈先上升后下降的趋势,导叶与隔舌相对位置在20°时达到最大值,扬程较最低值提高0.6m;时序效应对隔舌处1倍和2倍叶片通过频率影响最大,且随时序位置的增加,主频和压力脉动幅值呈先减小后增加的趋势,时序位置1时幅值为4时的70%;导叶时序位置的改变主要影响泵底座-出口方向叶轮径向力分量。研究结果为离心泵径向导叶设计提供参考。

叶轮出口宽度对离心泵噪声辐射影响的分析与试验

为研究叶轮出口宽度对离心泵在水动力激励下泵壳振动辐射噪声的影响,该文以一台单级单吸离心泵为研究对象,保持泵体和叶轮其他几何参数不变,运用FEM\BEM(finite element method\boundary element method)声振耦合计算和试验测量方法进行了叶轮出口宽度分别为10、8和12mm的噪声辐射分析。采用大涡模拟方法对离心泵内部瞬态流场进行计算,得到蜗壳壁面偶极子声源。在对泵壳体结构进行模态分析的基础上,利用LMSVirtualLab的间接边界元IBEM声振耦合模块计算非定常流动引起的离心泵内部噪声,并进行了试验验证,在此基础上,对离心泵外场噪声及其声辐射进行计算,并研究了叶轮出口宽度对离心泵外场噪声辐射的影响。结果表明,离心泵叶片通过频率处的辐射声功率随着叶轮出口宽度的增大而增大;叶轮出口宽度存在一个合适的取值范围,使得各流量工况下外场噪声声压级较小;综合考虑离心泵能量性能与外场噪声,叶轮出口宽度为10mm时,离心泵综合性能较优。研究结果可为低振动低噪声离心泵的水力优化设计提供参考。

基于CFD的离心泵小流量工况下扬程预测分析

为了分析和提高小流量工况下离心泵CFD(computational fluid dynamics)扬程预测的精度,该文对一比转数为64的离心泵多个小流量工况下的内部流动进行了全流场定常多相位和非定常瞬态数值模拟。重点分析了定常多相位计算中的相位角和非定常计算中的时间步长对扬程预测结果的影响,并对比分析了定常多相位和非定常计算对扬程预测的优劣及其原因。研究结果表明,相位角对定常多相位数值计算的扬程预测结果影响很小;时间步长对基于非定常数值计算的扬程预测结果有较大影响。非定常数值计算的扬程预测精度远高于定常多相位数值计算的扬程预测精度,其相对误差都在2%以内。随着流量的减小,叶片与蜗壳的动静干涉作用也越来越明显。对小流量工况下离心泵扬程进行CFD预测,必须被考虑叶片与隔舌的动静干涉作用。

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。

太阳能水泵系统的研究现状与趋势

太阳能水泵系统包含电池板、电力电子控制器、电机和水泵等设备,是多学科综合应用的一门技术,它是发展新能源利用和节能减排的重要手段和成果。本文回顾了太阳能水泵系统配置的发展历程和现状,对太阳能水泵系统性能预测方法、系统匹配、控制策略、综合评价等研究方面进行分析总结,并简要介绍了提高系统运行效率的手段,最后展望了系统研究的发展方向。

导叶与隔舌相对位置对离心泵内外特性的影响

为研究导叶相对隔舌不同位置对离心泵性能的影响，采用CFD计算方法对离心泵导叶与隔舌不同夹角进行数值计算。对导叶与隔舌夹角α从0～40°变化下离心泵外特性和内流场进行分析，结果表明导叶相对隔舌不同位置对泵内外特性有明显的影响。随着α增大，扬程和效率呈现出先升高后降低的趋势，20°附近达到扬程和效率的最大值；而在α增加的过程中，蜗壳各断面压力和速度的变化趋势不相同，叶轮各流道低速区及出口高速区受导叶影响而沿周向变化；在隔舌附近，α为0～40°，导叶背面低速区减小并逐渐消失，而隔舌与导叶间低速区的变化规律与之相反。

光伏离心泵负载匹配研究

为优化离心泵负载与光伏系统的匹配特性，首先根据晴天光照分布特征通过系统配置估算方法得到所需离心泵负载在最高光照时的基本配置参数，然后根据离心泵运行的流量和扬程特性，采取不同额定流量与最大流量之比与系统匹配，分别对不同匹配下的系统性能进行分析，最后选取较优性能下的负载参数对泵选型并进行实验。结果表明：流量扬程特性曲线较斜的离心泵更适合于光伏水泵全工况运行，系统效率随离心泵的最大光照时流量与额定流量比值增大而增大，比值在1．1—1．2的离心泵，其系统全天具有较高的效率。研究结果可为光伏离心泵负载选型及优化提供参考。

离心泵关死点内部流动数值模拟

采用非定常雷诺时均方法结合SST湍流模型,对一比转数为86.44的离心泵零流量工况下的内部流动进行了三维全流场数值模拟。基于数值模拟结果,预测了离心泵关死点扬程并与试验结果进行了比较,同时分析了关死点内部流动规律。研究结果表明,CFD预测的关死点平均扬程误差为4.7%;流道1的进口和出口各有一个旋转方向相反的漩涡,2个漩涡在一个周期内会各自发生不同的状态改变,且呈现明显的周期变化;蜗壳扩散段的绝对速度接近于零,流道1内叶片工作面的高速区面积先增加后减小;蜗壳内的静压分布变化明显,流道1的工作面出口处高压区面积随着叶轮的旋转不断减小;泵进口始终存在着6个大小不同的漩涡,且这6个漩涡基本堵塞了整个流道。

基于传递函数的光伏电池板长期辐射量计算

为获得光伏电池板在不同地区、不同朝向全年所接收的总辐射值,首先应用光照总辐射理论模型和传递函数法,对有辐射记录地区的实际总辐射进行建模,并对所建立模型的可靠性进行验证,然后对所建总辐射模型进行直散分离,最后对电池板不同朝向所接收的全年辐射量进行计算,并获得其分布状况。所得到的电池板最佳朝向与实际应用相符合。该计算方法可为无辐射记录地区估算长期辐射值以及电池板的安装朝向提供参考。