SCR尿素泵研究进展及关键技术分析

针对尿素泵主要存在精度不稳定、可靠性差和尿素结晶等问题,介绍了国内外SCR技术和尿素泵的研究进展,分析了不同厂家尿素泵的结构性能及不同结构型式泵单元的优缺点,并探讨了尿素泵的关键技术问题,主要包括计量精度控制、设计制造技术、驱动技术、尿素喷雾特性、尿素结晶控制及控制策略等.结果表明:空气辅助式尿素泵借助压缩空气辅助雾化,雾化效果更好;泵控式计量的尿素泵计量精度控制的关键在于泵流量的稳定性和液路单向阀稳定性,而阀控式尿素泵关键在于保持泵端压力稳定和喷射阀精确控制;尿素泵研究难点在于定量或定性分析尿素泵各失效模式的影响因素;尿素泵泵单元要求完全密封和使用寿命长,宜采用隔膜泵.

离心泵泄漏流转子动力学特性分析

为研究泄漏流对离心泵转子振动特性的影响,以及计算由于离心泵前腔泄漏流作用在盖板上的不对称压力形成的涡动力,建立了离心泵前腔泄漏流模型,提出了一种研究离心泵前腔泄漏流诱导产生涡动力的数值计算方法。首先对离心泵进行全流场数值模拟,然后把其运算结果作为前泵腔单独数值模拟的初始条件,分析前腔流道内部流场的压力和速度矢量分布情况,并求出不同涡动频率比对应的法向和切向涡动力,最后运用最小二乘法对涡动力与涡动频率比之间的二次曲线进行拟合,求出全部6个转子动力学系数,结果表明数值模拟能较准确地计算出前腔泄漏流诱导产生的涡动力。

对旋轴流式喷水推进泵空化流动数值模拟

基于ANSYS CFX软件,利用Rayleigh-Plesset空化模型和SST湍流模型,在设计工况下,分别对首、次级叶轮单独以及对旋轴流式喷水推进泵整体进行了空化定常模拟,得到了各自的空化特性曲线.选择空化开始发生、临界空化点以及空化严重时3个工况比较分析首、次级叶轮内空化流动的发展情况.计算获得了不同净正吸头下叶片工作面、背面静压、背面空泡体积组分分布.计算结果表明,空化最初发生在首级叶轮叶片背面进口靠近轮缘的局部低压区,随着NPSH的减小,该空泡区域从轮缘向轮毂方向延伸.首、次级叶轮空化发展不同步,由于次级叶轮处于首级叶轮的预压下,首级叶轮发生空化时,次级叶轮并没有发生空化.计算结果从理论上较好地揭示了对旋轴流式推进泵空化性能的特点及其内部空化流动的特征.

对旋轴流式喷水推进泵的进口预旋

为了研究喷水推进泵在小流量下效率下降较快的原因,应用计算流体动力学方法对不同工况下的喷水推进泵进行数值模拟,研究进口预旋的产生和发展,分析进口预旋对效率的影响以及转速对进口预旋的作用.结果表明:在设计工况Q_d时,首级叶轮进口的绝对速度圆周分量vu接近0,基本不随流道半径的变化而变化,进口预旋可以忽略;0.8Q_d时,vu随流道半径的增加出现小幅增大,仅仅在轮缘处有较小的正预旋;从0.6Q_d开始,预旋变化明显,流量越小,预旋变化越大.小流量下,降低首级叶轮的转速,可以有效地改善进口预旋,提高泵的效率;通过调节叶轮转速,可以有效地改善泵内部的流动状态并通过比较分析出小流量相对较优的转速.研究结果对于其他比转数的喷水推进泵的进口预旋分析具有重要的指导意义.

一种多目标泵的设计与分析

介绍了某项目用泵的2个需求工况点,应用欧拉扬程公式计算单叶轮设计时的叶轮外径,并计算圆盘摩擦损失预估泵效率,初步分析表明单叶轮设计不仅效率极低,而且也无法满足2个设计目标。针对比开发了一种双叶轮双出口组合的新型结构型式,介绍了其工作原理。其中主要过流部件采用模型换算法,应用面积比法计算正导叶外接的首级叶轮蜗壳的第Ⅷ断面面积。根据模型试验数据换算得到该多目标泵的外特性曲线并用现代CFD技术进行了数值仿真。发现扬程—流量曲线的模型试验数据与仿真结果曲线一致,满足2个工况点的目标需求。与模型换算数据相比,数值仿真得到的数据最高效率点向大流量方向偏移,这是由于第一级蜗壳是以正导叶为基础采用面积比法设计、过流断面大导致的。

基于CFD的对旋轴流式喷水推进泵转速控制方法

为了研究不同转速比下对旋轴流式喷水推进泵的外特性,应用计算流体动力学的方法对不同工况下的喷水推进泵进行数值模拟,分析了推进泵外特性与转速比的关系以及不同转速比下对旋泵的内部流动结构与能量耗散的特征.计算结果表明:不同转速比下喷水推进泵的外特性变化较大;通过比较,得到了不同流量下效率最高点的最优转速比;当流量小于1.0Qd时,控制首级叶轮的转速可以获得最优转速比;流量大于1.0Qd时,控制次级叶轮的转速获得最优转速比;通过对0.9Qd时速度三角形和内部流场的分析,发现降低转速可以减小首级叶轮进口冲角,改善内部流场,减小水力损失.通过以上分析验证了转速控制方法的有效性.

DPF降怠速再生温度场分布测试及过滤效率分析

基于柴油机颗粒捕集器(DPF)降怠速(DTI)再生的特点,介绍了一种DPF极限碳载量、再生温度评估方法.在非道路瞬态循环(NRTC)工况进行DPF碳加载,通过缸内后喷控制再生温度,试验研究了碳载量为8 g/L、不同再生温度下降怠速再生时DPF的内部温度;在再生温度为600℃时测试了不同碳载量下降怠速再生期间DPF内部温度;通过AVL MSS-483烟度计在NRTC工况下分别测量发动机原排、再生前DPF后、再生后DPF后的颗粒物(PM)质量浓度,获得了降怠速再生后的PM质量浓度过滤效率.结果表明:碳载量为8 g/L时,随再生温度降低,DPF内部最高温度变高,降怠速再生导致载体损坏的风险变大;再生前DPF对PM的过滤效率高达99.95%,再生后降至97.10%.再生温度为600℃、碳载量为12 g/L时,DPF内最高温度超过1500℃,碳化硅载体损坏,DPF对PM的过滤效率降至87.30%,碳载量为8 g/L及10 g/L时,载体均未损坏.

斜流式泵喷水推进器内部流动不稳定性分析

为了揭示斜流式泵喷水推进器的内部流动规律,利用多重参考系法,选用标准k-ε湍流模型和SIM-PLE算法,对不同工况下斜流式泵喷水推进器进行了数值模拟,分析了泵内部流动与其不稳定性之间的关系及叶轮叶片表面的压力分布规律.结果表明:扬程系数ψ与Q/Qbep曲线在流量为0.65Qbep～0.67Qbep工况下出现了正斜率(Q为工况点流量,Qbep为最佳设计工况点流量),主要原因是导叶进口轮毂处的回流撞击叶轮出口流动,使其产生流动分离,最终形成旋涡,导致内部流动不稳定,从而使压力上升;在流量为0.65Qbep和0.85Qbep工况下,导叶内均出现回流,回流区域及回流速度随流量减小而增大.模拟分析说明斜流式泵喷水推进器在小流量工况下运行具有不稳定性.

喷灌与滴灌两用自吸泵设计与分析

首先介绍了泵的现代多工况设计理论,并对其广义和狭义的范畴进行了定义.明确了狭义多工况设计的设计准则和优化目标.然后根据某具体两用自吸泵的喷灌与滴灌的时间比例,建立了以总能量消耗最小为优化目标的两用自吸泵两工况优化设计方法.在此基础上根据传统设计方法预测得到所有可能的性能曲线,为满足两工况的设计目标,根据蜗壳对泵性能的影响进一步对蜗壳的设计进行了调整.应用计算流体动力学软件(CFD)对设计得到的自吸泵进行数值模拟分析,分析结果表明:该泵运行时,流线和压力分布均匀,满足大流量滴灌和小流量喷灌的设计要求,且外特性曲线达到设计要求,故所设计的喷灌与滴灌两用自吸泵满足设计要求.