基于LDV的超高速循环水槽流场流速测量

循环水槽试验段流场的不均匀度和紊流度是衡量循环水槽流场品质的重要指标。为研究超高速闭式循环水槽试验段的流场品质,在8种来流速度下,采用激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimeter,LDV),通过建立流场测量点阵列对循环水槽试验段的3处流场截面进行轴向流速测量,并对其不均匀度和紊流度进行计算。试验结果表明:在8种来流速度下,试验段流场截面流速的不均匀度均小于1%;在8 m/s的试验段来流速度下,截面流场的紊流度均小于0.5%。试验测量结果满足循环水槽流场品质对不均匀度和紊流度的技术指标要求,可为超高速闭式循环水槽的试验研究和优化设计提供初步的测试数据支撑。

半径间隙对水润滑轴承轴心轨迹的影响

为了研究海水淡化高压泵水润滑轴承半径间隙对转子系统稳定性的影响,设计了3种不同半径间隙的水润滑轴承,采用数值模拟和试验研究相结合的方法,对不同半径间隙时的干、湿转子轴心轨迹进行研究.结果表明:随着轴承半径间隙的增大,干转子的涡动中心明显向X,Y轴负方向漂移,而湿转子由于系统的阻尼增大涡动中心变化不明显;湿转子的涡动振幅明显大于干转子的;数值计算的结果与试验结果基本吻合,在轴承间隙较大时,干转子系统稳定性较差,半径间隙为0.1mm时,润滑效果最好.研究结果可为海水淡化高压泵水润滑轴承参数的优化设计提供必要的参考依据.

水润滑轴承转子系统的不平衡响应实验研究

为研究不平衡载荷对水润滑轴承转子系统的影响,结合海水淡化高压泵的结构特点,设计了水润滑轴承试验台。在相同转速下,对单盘加载不同不平衡载荷和双盘加载不同载荷相位差的轴心轨迹进行时域和频域分析。结果表明,不平衡载荷的存在会影响转子系统的稳定运行;双盘加载时,相位差为0°,轴心轨迹呈明显的外"8"字形,振幅较大,相位差为180°时,转子的轴心轨迹仍有椭圆形的特征,振幅较小,x方向和y方向的振幅比0相位时分别减小了72%和68%,其原因是适当的不平衡量可以降低水膜的失稳,从而使转子系统的运行较为稳定;双盘加载时水润滑轴承转子系统的不平衡响应更加明显。研究成果为进一步提高大型海水淡化高压泵轴承转子系统的可靠性提供参考。

静动间距对前置导叶喷水推进泵轴向流速的影响

采用激光多普勒测速仪(LDV)对喷水推进泵导叶进、出口和叶轮进、出口处的轴向流速进行实验测量。研究了导叶与叶轮的轴向静动间距对前置导叶喷水推进泵内流场轴向流速的影响。实验结果表明,在额定工况下,导叶进口处的轴向流速无明显波动,轴向流速随着静动间距的增大而减小;在两种静动间距下,叶轮进、出口处的轴向流速均呈现出明显的周期波动。当静动间距从0.3D减小到0.1D时,导叶出口处的轴向流速呈现周期波动,静动间距的减小降低了导叶出口处轴向流速的稳定性;叶轮出口处轴向流速的周期波动有所减弱。实验结果为前置导叶喷水推进泵内流场精细化测量和水力优化设计提供一定参考。

转子轴向偏移对海水淡化高压泵性能的影响

为研究转子轴向偏移量对海水淡化高压泵轴向力和外特性的影响,基于CFX软件,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,以300ROD海水淡化高压泵的单级模型泵为对象,对其轴向力和内流场进行数值计算。建立叶轮与导叶对中、叶轮相对导叶向左偏移1、2 mm,向右偏移1、2 mm共5组转子轴向偏移量的水体模型,进行全流场数值模拟,并分别计算5组不同偏移量下模型的轴向力、效率和扬程。结果表明,轴向力随着偏移量的增加而增大,且往前泵腔方向的偏移对轴向力的影响比往后泵腔方向偏移的影响更为显著,因此在转子装配时应特别注意叶轮相对导叶往右的偏移。泵的效率和扬程随着偏移量的增大而减小,为了使效率和扬程满足使用要求,转子偏移量应控制在-1~1 mm以内。

万吨级海水淡化高压泵水力部件优化设计

为了研制高效区宽广的海水淡化高压泵,采用一种轴向吸入节段式的总体结构形式,分别设计了3组叶轮和导叶结构,组合成9种方案进行水力模型的筛选.在ANSYS CFX中对该9种方案进行数值计算,优选一组最佳水力模型加工实体泵进行外特性试验.试验结果表明:该实体模型泵高效区宽广,各工况性能均满足设计要求,数值计算和试验的扬程、效率的误差在额定工况点分别为2.52%和2.96%,均在工程允许范围内,验证了数值计算的正确性.对叶轮出口、导叶进口处流场的匹配衔接进行研究发现,增大导叶进口喉部面积,最高效率点将向大流量处偏移.对优选方案内部流动进行分析发现,高压泵在小流量工况下运行不稳定,导叶内出现较多的旋涡结构,造成较大的能量损失,但随着流量逐渐增大,旋涡有所减少,高压泵运行趋于稳定,因此高压泵应避免在小流量工况下运行.研究结果可为高压泵的优化设计提供一定的参考.