基于先进控制流理论的偏置叶片优化方法

针对过去过多地依赖经验确定复合叶轮短叶片偏置位置和角度的弊端,提出了采用先进控制流理论来控制短叶片偏置的优化设计方法.首先根据离心式后向叶轮流道内流体微团的受力情况,建立沿流线法线方向的受力平衡微分方程,再根据相对运动Bernoulli方程,推导出沿流线法线方向压强梯度与速度梯度的关系,进而得出沿流线法向速度梯度与几何结构之间的关系.通过对几个相关式子的分析,可确定周向最佳偏置位置.同时考虑将短叶片进口边适度向吸力面偏斜,以期实现后加载特性.试验结果表明,分析所得结论比较符合试验数据,证明了理论分析的可靠性.

偏置短叶片离心泵内三维流场数值模拟

改善离心泵的水力性能,提高效率是离心泵优化设计的重要研究内容。采用Fluent软件,基于Reynolds时均N-S方程和RNGκ-ε湍流模型,对IS65-40-250型偏置短叶片离心泵进行三维流场数值模拟,分析了流体在离心泵内的速度和压力分布,揭示其内部的流动规律。研究表明:采用短叶片偏置设计方法,有利于提高离心泵内流场速度和压力分布的均匀性,减小了叶轮出口处的压力脉动,降低了冲击损失;对改进后的离心泵扬程和水力效率进行计算,发现其扬程和水力效率较原型离心泵分别提高了3.46%和1.7%,达到增效节能的目的。

偏置分流叶片离心泵内流动机理及仿真分析

偏置分流叶片离心泵内流动机理是水力机械研究的热点问题之一。通过对偏置分流叶片离心泵内流场的流动机理进行分析,并采用FLUENT软件,对IS65-40-250型偏置分流叶片离心泵进行流场的数值模拟计算,揭示了流体在离心泵内的速度和压力分布规律。研究表明,采用分流叶片偏置方法,有利于提高离心泵内流场速度和压力分布的均匀性,减小了叶轮出口处的压力脉动,降低了冲击损失,仿真结果与机理分析吻合较好。通过计算发现其扬程和水力效率较普通离心泵分别提高了3.46%和1.7%。

柱形偏置短叶片低比转数离心泵数值模拟研究

选取比转数为66的IS50-32-125型离心泵为研究对象,并对其加装了柱形偏置短叶片。采用数值模拟的方法对两种泵的内部流场和外性能进行研究,发现:加装柱形偏置短叶片的离心泵能够有效改善离心泵内的流动状况,减小叶轮内部的压力波动,从而减小流动损失;柱形短叶片的存在增大了排挤系数,对长叶片背面的液流起到补功作用,能够有效控制长叶片背面流体的分离和脱流,并在叶轮出口部位具有较为理想的流动状态;加装柱形短叶片的离心泵扬程和水力效率,在设计工况下分别提高了13%和3%。

基于偏置分流叶片低比转速离心泵压力脉动特征研究

低比转速离心泵由于其叶轮流道长而窄的特点,在运转的过程中由于扬程高常伴有较强的振动。为了解决离心泵内部非定常流动产生的压力脉动引起的振动,在对-10°、-5°、0、5°、10°偏置叶片的叶轮进行定常分析的基础上,应用信号处理方法对离心泵蜗壳处添加6个测点进行非定常计算,得到未添加分流叶片与偏置分流叶片的时域、频域曲线。通过对比各偏置方案时域、频域曲线,得到降低离心泵压力脉动方法。研究结果表明:脉动压力分布与叶片的通过频率有关,并且沿不同方向分流叶片偏置对各截面压力脉动情况造成的变化不同。逆时针偏置下各截面时域上压力的变化主要集中在波谷上,分流短叶片的添加没有降低压力波动幅值;顺时针偏置下,各截面在时域上的压力波动幅值减小,其中分流短叶片顺时针偏置5o方案下压力波动整体优化最为平稳。

分流叶片偏置对螺旋离心式燃油泵性能影响

以某型号螺旋离心式燃油泵为研究对象,研究了分流叶片偏置对螺旋离心式燃油泵性能的影响规律。该文定义了分流叶片偏置度δ,相对空化余量NPSH_(r)^(ψ)以及相对效率η^(*),发现燃油泵效率与分流叶片偏置度近似呈现LogNormal函数变化趋势,燃油泵的相对临界空化系数与分流叶片偏置度近似呈现正弦函数变化趋势。研究发现,在设计流量下,分流叶片偏置度δ=0.33时,燃油泵的扬程和效率均达到最高值,其临界空化点在五种分流叶片偏置模型中处于最低值。

太阳能烟囱发电系统中叶片偏置方向对启动流速的影响

在太阳能烟囱发电系统中,叶轮叶片的偏置方向对发电机的最小启动流速是有影响的.通过对烟囱的流体域的分析,确定流体的流动状态,利用流体的动量方程进行理论分析,通过数学计算得到最佳的叶片斜率.把计算出来的曲线斜率输入到Creo中进行风机叶片的曲面建模,将叶片模型在ANSYS中进行CFD仿真,输出叶片表面的压力值,并将叶片的压力值进行统计分析.经分析得到以下结论,向下偏置的叶片受到的压力随着偏置角度的增加,压力逐渐增大,即在相同的烟囱直径下,向下偏置的叶片有更低的启动流速.

偏置短叶片对低比转速离心泵汽蚀性能影响分析

在优化离心泵内部流动和外部特性的基础上,提高汽蚀性能一直是离心泵结构设计的主要课题.为了比较不同流量下离心泵汽蚀性能的变化,以及加装偏置短叶片对汽蚀性能的影响.采用RNG k-ε湍流模型和Mixture多相流模型对IS50-32-125型离心泵叶轮内部气液两相的分布规律进行分析研究.分析结果表明,离心泵进口流量越大,抗汽蚀性能越差;加装了偏置短叶片的离心泵汽蚀性能显著提高,与原型泵相比在流量为10 m3/h、12 m3/h和14 m3/h时,最大气泡体积分数分别下降了7.3%、5.9%和5.3%.

偏置短叶片对改善重介质旋流器合介入料泵性能的影响

为了优化设计重介质旋流器合介入料泵的结构,提升设备性能,结合重介质旋流器的阻力特性,从数学机理和物理机理两方面分析偏置短叶片合介入料泵的内部流体流动机理,并利用计算流体力学技术揭示其内部流场分布规律。研究结果表明:偏置短叶片能够改善泵内流体的运动状态,减小压力脉动,降低冲击损失,有效抑制尾流区的形成和发展,此时泵的扬程和水力效率分别提高3.46个百分点和2.66个百分点,这说明偏置短叶片能够改善重介质旋流器合介入料泵的性能。

叶尖间隙对离心叶轮偏置分流叶片工作机理的影响

采用计算流体力学方法研究了不同叶尖间隙情况下偏置分流叶片提升离心叶轮性能的机理.叶尖间隙较小时,主叶片吸力面附近分离区导致主要损失,分流叶片偏向于主叶片吸力面利于削弱损失、提升叶轮性能;随着叶尖间隙的增加,泄漏流的影响增加以至损失集中于分流叶片和主叶片压力之间的通道,分流叶片宜向主叶片压力面偏置,以减少泄漏流在同一通道的聚集.叶尖间隙和分流叶片周向位置对间隙泄漏流、叶片吸力面分离形成的损失及相互关系有着耦合影响,分流叶片周向位置的改变可以调整通道的横向压力梯度、泄漏流掺混入主流的位置,改善分流叶片两侧通道的损失的分配,分流叶片最佳偏置方向随叶尖间隙的大小而发生改变.

提高低比速离心泵扬程探讨

为适应化工厂增容的要求,需对原反应器进料卧式二级离心泵进行改造。改造采用了两种方案:一是传统模型换算法;一是叶轮短叶片偏置方法,试验表明,后种方法提高了泵的扬程,叶轮短叶片的偏置可避免性能曲线驼峰的产生,并提高了泵效率。