入口来流对离心泵内部流动的影响

为研究入口来流对离心泵内部流动的影响,选取某型号离心泵作为研究对象,通过在泵入口布置直管和4种不同入流方向(0°,90°,180°,270°)的三通管,设计了5种离心泵的入口来流方案.采用SST k-ω湍流模型,通过数值计算方法对离心泵内部流动进行模拟和分析,研究不同入流管道对泵内部流动的影响.结果表明:不同入口来流角度对离心泵内部流动特性具有显著影响,入口来流的扰动导致叶轮内的分离涡分布沿三通管转动方向发生变化,同时,叶轮所承受的径向力大小和方向也发生变化;不同进口管道类型对泵的性能和效率有一定影响,在90°三通管工况下,对平衡叶轮径向力最有利.研究结果对理解不同入口来流对离心泵内部流动不稳定性的影响机制具有重要意义,有助于解决因入流不均匀引起的流动振动问题,并进一步为流动控制策略和设计优化方法提供参考.

叶片几何参数对喷水推进泵水力性能和空化性能影响

本文主要通过数值模拟方法对不同叶轮叶片结构参数的模型泵进行研究,分析叶片攻角、叶片拱度、叶片侧斜角度、叶片纵斜角度对水力性能和空化性能的影响规律。结果表明,随着攻角增大,扬程总体呈上升趋势,减小攻角能使高效工况范围往小流量方向偏移,增大攻角能使高效工况范围向大流量方向偏移,攻角减小时扬程升高但临界空化余量增大,空化性能变差,攻角增大时扬程和空化余量都有所下降。随着相对拱度增大,泵扬程增加,增加幅度随流量增大而变大,小于设计流量的工况效率变化不大,大于设计流量的工况随着相对拱度增大而提升,提升幅度随流量增加而增大,但空化余量有小幅降低,空化性能有所提升。随着叶轮叶片侧斜角度增大,扬程和效率都有所下降,设计点的临界空化余量有所下降,空化性能变好。随着纵斜角度增大,大流量工况的扬程及效率下降,高效区向小流量区域偏移,空化余量却有所增大,空化性能降低。

喷水推进泵驼峰区波峰与波谷内流作用机制

喷水推进泵一般选用轴流泵或导叶式混流泵。高比转速的混流泵和轴流泵在流量-扬程曲线上容易出现驼峰甚至双驼峰,当运行在驼峰区域时,泵和整个系统都可能会出现流动紊乱和振动噪声加剧等问题。在舰船变速航行时,喷水推进泵需要相应地改变转速;在变速过程中,喷水推进泵可能会进入驼峰区域,不利于舰船高效且低噪声地航行,进而影响乘员的舒适度与舰船的隐蔽性,甚至会对推进系统造成破坏。该文研究对象为带导叶的混流式喷水推进泵,基于标准轴(混)流泵试验台和高精度试验测试方法,获得了试验泵的水力性能曲线,试验发现其存在明显的能量特性曲线驼峰现象且伴随振动加剧;根据喷水推进泵试验泵几何模型建立了流体域三维模型,并采用精细化结构化网格划分。研究发现:在波谷工况时,叶轮流域内在展向高度较高位存在明显的低速涡团,不同流道间的低速涡团存在结构和尺度差异;A区域中的流速虽然较低但仍然呈螺旋前进,B区域中流速更低且旋转程度更大,C区域中的流速比A和B区域中稍高。而在波峰工况时,叶轮流域中的流动更均匀且更平顺,在流道中的稳定流动结构明显减少。