叶片进口位置对离心泵水力性能的影响

针对叶片进口在不同位置对离心泵水力性能的影响问题,以NM150-250/30型离心泵为研究对象,采用试验测试和CFD数值模拟相结合的方法,从离心泵外特性和内部流场方面进行分析和探究。采用SOLIDWORKS软件建立3个不同叶轮模型,利用TurboGrid进行六面体网格划分,CFX19.2进行定常数值模拟计算。研究发现,在设计工况下,随着离心泵叶片进口向叶轮进口前伸时,离心泵扬程和效率也随之增大;在小流量工况下离心泵流量扬程曲线出现类似混流泵的马鞍区,泵效率迅速下降且高效区较窄;随着叶片进口位置不断前伸,在小流量工况下流动产生的进口回流不断增强,离心泵马鞍区增大,流动状态变差。

大型立式轴流泵叶片进口流场及其对水泵影响研究

分析各因素对大型立式轴流泵叶片进口流态的影响,研究该断面流场的形成机理。提出叶栅对进口流态反作用和相互自动调整的观点,即如果叶栅来流非均匀轴向,叶栅过流特性会反过来影响来流流态并调整达到平衡。结果表明,立式轴流泵叶片进口流场既非轴向,又非均匀,不符合常规假设。用五孔探针实测叶轮直径D=1.64m轴流泵叶片进口流场,证明了理论分析的正确性。分析叶片进口流态对水泵性能、导轴承偏磨和间隙气蚀的影响,提出改善流态的方法。成果对改进轴流泵及其进水流道设计理论和方法,提高运行性能具有重大意义。

叶片进口安放角对液力透平性能的影响

针对叶片进口安放角对液力透平性能影响规律认识不足的问题,架设一开式液力透平实验台,对一单级蜗壳式液力透平进行实验研究。采用结构化网格技术对该液力透平进行全流场数值计算与分析,将数值结果与实验结果相结合,验证数值计算的准确性。对不同进口安放角的叶轮进行数值研究。研究结果表明:随着叶片进口安放角的增加,液力透平小流量工况的效率有所下降,大流量工况的效率有所增加;透平的扬程和轴功率随着进口安放角的增加而增加;叶轮内部的功率损失是透平内部主要的功率损失;当叶片安放角增加时,小流量工况的功率损失有所增加,大流量工况下的功率损失有所减小;大流量工况下随着叶轮进口安放角的增加,进口液流冲角逐渐减小,因此,透平在大流量工况下功率损失减小,效率提高。

叶片进口边位置对双吸离心泵性能的影响分析

针对一种国内生产的双吸泵,利用CFD软件对其内部流场进行数值模拟,依据一元理论对叶轮的水力设计进行检查。在不改变原叶轮设计的基础上分别将叶片进口边三次后移构造出三种叶型A1、A2、A3。数值计算结果表明:在任意工况下叶轮A2的效率比A1、A3的效率都高,且在最优工况下叶轮A2的最高效率比原叶轮的效率高5.8%,高效区也明显变宽。研究表明,在推荐值1～1.3以外时,叶片间有效进出口面积的比值并非越小,泵的性能越好;叶片进口边的位置对泵的性能有很大的影响,适当改变进口边位置可以有效地改善叶轮进口的流动状态。

叶片进口安放角对泵作透平外特性影响的数值模拟与验证

为充分探究离心泵作透平专用叶轮叶片进口安放角的确定方法,该文建立了液力透平专用叶轮叶片进口安放角与设计流量的关系表达式;基于ANSYS Blade Gen与NX软件,分别设计了4个不同叶片进口安放角的透平专用叶轮;在试验验证基础上,通过全流场数值计算,分析了叶片进口安放角对透平外性能的影响。结果表明:叶片进口安放角从60°增大到72°、90°和105°时,透平高效点对应的流量分别为85、90、100和110 m3/h,4台透平数值计算最高效率点流量与理论计算设计流量基本吻合,表明采用该文推导的设计流量与进口安放角的关系式合理。外特性性能曲线显示随叶片进口安放角增大,透平高效点向大流量偏移,最高效率值有所下降,且下降的速率增大。综合考虑透平最高效率及高效区范围,对于比转速为193蜗壳式单级单吸离心泵反转作透平,叶片进口安放角宜设计在60°与90°之间。该研究可为液力透平专用叶轮设计提供参考。

叶片进口边穿孔前后的离心泵不稳定空化特性

为了研究叶片进口边穿孔后离心泵不稳定空化特性,以某低比转速离心泵为研究对象,基于SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型,研究了叶片进口边穿孔前后叶轮内的流动特性及压力脉动特性.研究发现,对于低比转速离心泵,叶片穿孔后,低压区的分布范围较原型泵的分布范围小,压力梯度变化较原型泵的快;在空化条件下穿孔叶片叶轮总的湍动能比原型叶轮的小;在一个旋转周期内所应的每个时间点上,穿孔叶片所产生的汽泡分布区域比原型叶轮小;穿孔叶片可以有效地减少由空化所产生的振动、噪声.

叶片进口安放角对Savonius水力透平的性能影响

Savonius水力透平在城市给排水、农业工程的液体余压能回收领域应用前景广泛,但存在工作效率低、运行效率不稳定等问题。对此,以DN50的管道式Savonius水力透平为例,对比分析了不同叶片进口安放角对其水力性能的影响,通过对叶片进口安放角分别为0°、15°、30°的3组涡轮对比试验发现,当管道进口压力为150 kPa、流量为7 m^(3)/h时,叶片进口安放角为15°的涡轮效率最高,其值为18.78%,比叶片进口安放角为0°、30°的涡轮分别高约3.22%、5.58%;导流板隔舌处的间隙高速流体作用于叶片背面,使叶片负扭矩增大。研究成果可用于指导工程实践。

叶片进口边位置对小流量工况下离心泵空化特性的影响

为研究叶片进口位置对小流量工况下离心泵空化性能的影响,应用数值计算方法模拟了比转数为81的离心泵的三种模型,得到不同进口边位置的离心泵空化特性,并分析了叶轮内部流场与空化性能曲线的影响关系。结果表明,在小流量工况下,低比转速离心泵叶片进口边位置越靠前,抗空化性能较好,但严重空化后扬程衰减更快,流道直接被空泡堵塞,流道和叶片表面气泡分布较均匀,且气泡充斥流道速度较快,气泡体积分数各流道差值越小。相比较而言,叶片进口位置越靠后,气泡在流道内部和叶片背面分布不均匀,易出现噪声和振动,但在断裂空化状态,气泡并未完全堵塞流道,扬程下降速度较慢。整体来看,在小流量工况下,叶片进口边位置越靠前,离心泵的抗空化性能较好,并通过试验研究验证了模拟结果的可靠性。研究成果可为小流量工况下低比转速离心泵抗空化性能的优化提供参考。

叶片进口边位置对快堆二回路钠泵空化性能的影响

为了提升快堆二回路钠泵的空化性能,在确保其他几何参数不变的前提下,将原型样机的叶片进口边分别前伸三次构造出模型泵A、B、C.基于RNG k-ε湍流模型、Zwart-Gerber-Belamri和Schnerr&Sauer空化模型,对各模型泵进行三维定常单相、两相空化数值模拟,预测出各个模型泵的水力性能曲线、不同工况下的空化性能曲线和内流场参数.通过对比原型样机和各个模型泵的水力性能及内流场参数,得到结论:叶片进口边前伸对钠泵的水力性能影响不大,其中模型泵B的水力性能下降量最小;各模型泵的临界空化余量均不同程度降低,模型泵B的空化性能最优;适当地前伸叶片进口边位置,钠泵的空化性能明显提升.

叶片进口边位置对单叶片离心泵性能的影响

为研究叶片进口边位置对单叶片离心泵性能和内部流动特性的影响,设计了6种不同叶片进口边位置的叶轮.在完成数值计算方法可靠性的试验验证后,分别对采用6种叶轮的泵进行了全流场定常数值计算.计算结果表明:叶片进口边沿前盖板或后盖板向泵入口适当延伸,可增强叶片对流体的控制能力和叶片的做功能力,扬程最大可分别提高1.61 m和0.70 m,效率最大可分别提高5.23%和2.01%;叶片进口边向泵入口延伸过多,会造成叶片入口处流体堵塞,某些工况下泵的扬程和效率反而会降低;叶片进口边沿前盖板或后盖板向泵入口延伸,可降低流体在叶片入口处的能量损失,能够提高叶片吸力面入口处的压力,和减小蜗壳内的低速区域,但是会增大叶片入口处、叶片压力面前端和叶片吸力面附近的低速区域.与叶片进口边沿后盖板向泵入口延伸相比,叶片进口边沿前盖板向泵入口延伸对泵的扬程和效率影响更明显.

叶片进口边单侧位置变化对深井泵性能的影响

为研究叶片进口边单侧位置变化对深井泵性能的影响,以一台转速为6000r/min的高速深井泵为例,设计五种方案,通过数值计算得到了不同叶片进口边位置时深井泵的性能曲线和内部流动特性,并通过样机试验进行了结果验证。结果表明,叶片进口边在前盖板侧的前移,对深井泵水力性能无显著改变;叶片进口边在后盖板侧的前移,能明显改善叶轮内部的流场,在全流量工况范围内对深井泵水力性能均有显著提升,在设计过程中,应考虑叶片进口边在后盖板侧的位置影响。

叶片进口边位置对单叶片离心泵蜗壳内压力脉动的影响

为了研究叶片进口边位置对单叶片离心泵性能的影响,基于标准k-ε湍流模型,对不同叶片进口边位置的单叶片离心泵首先进行了定常数值计算和外特性分析,并通过试验验证了数值计算结果的可靠性。然后以定常计算结果为基础进行了非定常数值计算,分析了叶片进口边位置对泵压力脉动特性的影响。数值计算结果表明:随着叶片进口边沿后盖板或前盖板向泵入口延伸量的增加,除隔舌附近外蜗壳内其余区域的随机压力脉动减弱,压力脉动周期性特征增强,压力脉动系数的幅值和主频压力脉动幅值增大;而隔舌处的压力脉动系数的幅值和主频压力脉动幅值均是先减小后增大,叶片进口边适当延伸可降低隔舌处的压力脉动。

叶片进口安装角对多翼离心风机噪声的影响

应用数值模拟的方法,分别对多翼离心风机进行了稳态、非稳态及声学计算,并进一步研究了叶片进口安装角对多翼离心风机性能和噪声的影响,获得了风机在设计流量下的性能、蜗舌处压力脉动及风机进口噪声随叶片进口安装角的变化规律。最后,在对数值结果分析的基础上,获得了提高风机性能及降低风机噪声的最佳叶片进口安装角。

轴流式水轮机叶片进口边优化

基于平面叶栅设计方法进行叶栅的初步设计与参数化表达的基础上,对水轮机叶片的进口边进行优化设计。该方法结合N-S方程流场数值模拟,采用NSGA-Ⅱ多目标的优化算法,通过控制叶片轴向和周向两个变量的变化进行优化。结果表明,优化效果良好。

叶片进口安放角对离心泵性能影响

为全面了解进口安放角对离心泵性能的影响,在型号为DFG150-9离心泵叶轮水力模型基础上添加正负冲角,获得6组叶片模型,利用RNGκ-ε模型考虑湍流影响,采用均质多相模型和Rayleigh-Plesset方程考虑空泡生长和溃灭,对6组模型进行三维定常湍流数值模拟,并对效率、扬程和空化余量等进行预测和对比分析。结果表明,添加负冲角,泵效率下降很多,效率曲线向小流量方向偏移,且加速泵抗空化性能恶化;添加0°～15°冲角,所加正冲角越大,小流量区效率越低,大流量区效率越高,且效率曲线向大流量方向偏移,对泵空化性能影响不明显;当正冲角添加至20°时,泵抗空化性能急剧下降,泵效率下降很多。

叶片进口边对微型高速离心泵性能的影响

为研究叶片进口边形状对微型高速离心式冷却水泵性能的影响,在保证叶片进口断面面积相等的基础上,设计了3种不同叶片进口形式,即外凹型、半凸型、基础型.采用SSTk-ω湍流模型对泵的水力特性以及压力脉动进行数值计算,将结果与试验值进行对比分析.结果表明:仿真结果较为准确地预测了泵的水力性能,具有可行性;3种方案在远离扩压管的叶轮流道内均存在旋涡;与基础型相比,外凹型方案的扬程和效率有明显提高,并且高效区范围最宽;外凹型方案叶片进口边和出口附近的湍动能分布较好、叶轮出口圆周速度最高;3种方案蜗壳内压力脉动幅值出现在叶频及其倍频处,距隔舌位置越远,脉动幅值越低.采用外凹型方案叶片能减小脉动幅值,利于泵稳定运行.研究结果为微型高速离心泵优化设计提供一定的参考.

叶片进口安放角对离心泵空化性能影响

空化在泵类产品中广泛存在,因此成为水泵设计中重要考虑要素。为更加全面研究进口安放角对空化性能影响,在某水力模型基础上进行正负冲角添加,获得5组叶片模型。采用RNGk～ε模型考虑湍流影响,采用均质多相模型和Rayleigh-Plesset方程考虑空泡生长和溃灭,对5组模型进行三维定常湍流空化流场数值模拟。结果表明:在某范围内添加冲角对离心泵空化性能影响不大,添加负冲角会加速泵空化性能的恶化。该结论为水泵设计者选取合理叶片进口安放角提供有益参考。

吸入口螺旋导流片对叶片进口边磨损的改善作用分析

离心式渣浆泵在实际运行中,叶轮叶片进口边会出现严重磨损。根据应用实例,说明了导致渣浆泵叶片进口边磨损严重的主要原因,提出了一种可以改善叶片进口边磨损的方法。该方法通过在渣浆泵前衬板吸入室内壁设置螺旋导流片来改变叶轮入口处固体颗粒的运动速度,降低固体颗粒对叶片进口边的冲击及摩擦作用,从而改善叶片进口边的磨损,并且从理论上对这种方法的可行性进行了分析计算。结果表明,在设计工况和非设计工况下进行优化均可达到降低对叶片进口的冲击及摩擦速度,在设计工况下,效果更加明显。

叶片进口边对混流式污水泵叶轮外特性及汽蚀性能的影响

为优化设计某比转速为280的混流式污水泵叶轮,并研究叶片进口边向前延伸对混流式污水泵扬程、效率以及汽蚀性能的影响,在叶轮轴面投影图等参数不变的情况下,在现有方案的基础上将叶片进口边适当向前延伸,设计出方案一和方案二,基于CFD技术对3个方案进行外部特性和内流特性分析。结果表明:叶片进口边适当向进口延伸可以在一定程度上提高混流式污水泵的扬程和效率,但延伸的过多又会造成扬程和效率的下降;随着叶片进口边的前移,叶轮的汽蚀性能逐渐下降,但下降的幅度较小。考虑到污水泵叶轮大都淹没在水下使用,对汽蚀性能的要求较低,因此,可以通过将叶片进口边向前延伸的方法来提高其扬程和效率。

核主泵叶轮叶片进口边位置对气液两相流动特性的影响

为了研究叶轮叶片进口边位置对核主泵气-液两相流动特性的影响,设计3种不同进口边方案,并对不同方案下的气-液两相流动特性进行定常、非定常模拟。通过对结果的分析,发现核主泵叶片进口边适当前伸,在发生失水事故时有助于保持一回路压力边界的稳定性,但前伸也会加剧叶片扭曲程度,使叶片吸力面气泡大量堆积;叶片进口边向后偏移,易在叶轮出口处产生较强的射流尾迹,引起较大幅度的压力脉动。经过比较分析,确定方案B为最优方案。在模拟基础上,对试验样机进行不同进口含气率工况下的外特性性能测试,测试结果表明:在进口含气率为0%的工况下,模拟数据与试验数据吻合性较好,泵性能达到设计要求;随着含气率的增加,试验值与模拟值出现较大的偏差,主要由于试验条件所限及模拟结果与试验结果的误差所导致。