叶轮出口宽度对离心泵噪声辐射影响的分析与试验

为研究叶轮出口宽度对离心泵在水动力激励下泵壳振动辐射噪声的影响,该文以一台单级单吸离心泵为研究对象,保持泵体和叶轮其他几何参数不变,运用FEM\BEM(finite element method\boundary element method)声振耦合计算和试验测量方法进行了叶轮出口宽度分别为10、8和12mm的噪声辐射分析。采用大涡模拟方法对离心泵内部瞬态流场进行计算,得到蜗壳壁面偶极子声源。在对泵壳体结构进行模态分析的基础上,利用LMSVirtualLab的间接边界元IBEM声振耦合模块计算非定常流动引起的离心泵内部噪声,并进行了试验验证,在此基础上,对离心泵外场噪声及其声辐射进行计算,并研究了叶轮出口宽度对离心泵外场噪声辐射的影响。结果表明,离心泵叶片通过频率处的辐射声功率随着叶轮出口宽度的增大而增大;叶轮出口宽度存在一个合适的取值范围,使得各流量工况下外场噪声声压级较小;综合考虑离心泵能量性能与外场噪声,叶轮出口宽度为10mm时,离心泵综合性能较优。研究结果可为低振动低噪声离心泵的水力优化设计提供参考。

离心泵叶轮出口宽度对泵腔内压力脉动分布的影响

在试验和数值模拟相互验证的基础上,开展叶轮出口宽度对离心泵泵腔内压力脉动分布影响的研究.通过试验和数值计算获得离心泵的外特性、泵腔内静压分布、泵腔内压力脉动分布及泵体表面的压力脉动幅值分布,并进行对比分析,结果表明:前泵腔内静压和压力脉动幅值随出口宽度的增大而增大,随半径的减小而增大;后泵腔内静压和压力脉动随出口宽度和半径的变化不十分明显.综合考虑外特性和压力脉动,在比转数ns=97时叶轮出口宽度与叶轮出口直径之比应小于0.06;为了使压力脉动在泵腔内有效地衰减,出口宽度与前腔间隙的比值在1.81附近时最佳.研究结果可用于指导离心泵叶轮的优化设计.

叶轮出口宽度对离心泵性能及压力脉动的影响

以某型单级单吸离心泵为研究对象,在保证叶轮的进出口安装角、进出口直径等参数不变的情况下,分别设计了五组不同出口宽度的叶轮,依次对各模型进行数值模拟,分析叶轮出口宽度对低比转速离心泵的性能及压力脉动的影响.研究结果表明:随着叶轮出口宽度的增大,扬程、轴功率均有不同程度的上升,效率曲线呈驼峰状,说明叶轮出口存在一个最佳宽度使流动损失最小;增大叶轮出口宽度,流道内脱流现象增强,流道内的堵塞现象减弱,水力损失降低,说明合适的叶轮出口宽度对于减少离心泵能量损失是有效果的;随着叶轮出口宽度的递减,轴频峰值变化明显,呈递增趋势,这表明叶轮出口宽度过窄容易导致流道堵塞,阻碍流态的发展,同时,叶轮出口宽度对离心泵内的压力脉动也具有较大的影响.

基于Solidworks/Exel低比速叶轮出口宽度的设计

介绍了低比速叶轮轴面投影图最大过流断面面积和叶轮出口宽度的关系,低比速叶轮出口宽度既受到不同算法的影响,也受到叶轮前后盖板尺寸的影响。低比速离心泵叶轮出口宽度影响流道结构设计的合理性,从而影响到低比速离心泵的效率,本文重点讨论了低比速叶轮出口宽度如何在计算的基础上利用Solidworks和Excel数据处理软件绘图确定叶轮出口宽度的大小。

叶轮出口宽度对离心泵非定常性能的影响

为了研究设计工况下不同的叶轮出口宽度对离心泵非定常性能的影响,以一台比转速为66的离心泵为研究对象,保证设计模型其他几何参数不变的前提下,对叶轮出口宽度分别为11、12、13、14、15 mm的离心泵模型进行数值模拟计算,分析其外特性、内部流场以及压力脉动的变化规律。结果表明:叶轮出口宽度对离心泵的外特性有显著影响,出口宽度越大,扬程越高,存在一个最佳的叶轮出口宽度使离心泵在设计工况下效率最高,即b=14 mm;随着出口宽度的增大,叶轮和蜗壳的压力增大,叶轮流道内低速区面积增加,湍动能减小;蜗壳流道内监测点的压力脉动幅值随叶轮出口宽度的增加而增加,隔舌和出口处监测点的压力脉动幅值随出口宽度的增加呈先减小后增加的趋势,在b=14 mm时压力脉动幅值最低。综合分析:说明存在一个最佳的叶轮出口宽度使离心泵性能最佳,为比转速为66的离心泵的水力设计提供一定的参考价值。

600MW超临界锅炉给水泵叶轮出口宽度优化设计

增加叶轮出口宽度是降低离心泵关断点扬程的典型方法。针对600 MW超临界锅炉给水泵关断点扬程过高问题,分别提出4种增加叶轮出口宽度的方式对其进行改型设计。对其中1种改型方案通过试验方法研究,其余3种改型方案采用CFD方法研究。结果表明:采用移动前盖板出口的方法降低关断点扬程的效果最佳,其水力性能参数优于其余3种方法,运行流量为1 250 m3/h时,相比于平行移动前盖板方法效率增加1.9%;叶轮出口宽度变化比与扬程变化比在一定范围内满足二次多项式回归关系。在此基础上,拟合出二次多项式方程。

340MW核电机组常规岛给水泵叶轮出口宽度研究

增加叶轮出口宽度是降低离心泵关断点扬程的典型方法,针对巴基斯坦恰希玛340MW核电机组给水泵关断点扬程过高问题,分别提出四种增加叶轮出口宽度的方式对其进行改型设计。对其中一种改型方案通过试验方法研究,其余三种改型方案分别采用CFD方法研究。结果表明:移动前盖板出口的方法对降低关断点扬程的效果最佳;其水力性能参数优于其余三种方法,相比于原型叶轮,高效点对应流量增大3.1%;当Q=0.25Q d,叶轮出口宽度变化比与扬程变化比在一定范围内满足二次多项式回归关系,并在1.05≤b2′/b2≤1.075之间存在最大关断点扬程下降。

叶轮与导叶宽度匹配参数对LNG泵压力脉动特性的影响研究

应用CFD技术研究了叶轮和导叶宽度匹配设计对LNG潜液泵压力脉动特性影响,进行了宽度匹配设计,采用K-epsilon湍流模型进行了多工况数值模拟,引入无量纲参数R(导叶进口宽度/叶轮出口宽度)进行结果分析,分析验证了泵的外特性,得到了LNG泵的时、频域压力脉动特性等。结果表明:压力脉动主频为叶轮的叶频,次频为其倍频。时域峰值与监测点处的相对位置有关,相对于交界面越近,时域峰值越大。压力脉动幅值随R增加先减小后增大,存在最佳宽度匹配方案使得泵压力脉动峰值降低。

叶轮出口宽度对森林消防泵性能的影响及其优化

水泵叶轮的出口宽度对森林消防泵的性能有着极大的影响,根据水泵的外部特性要求,通过数值计算获得叶轮出口宽度。在保证叶轮的进出口安装角、进出口直径等其他参数不变的情况下,对叶轮的出口宽度设置参数变化,应用PRO/E软件进行叶轮的改型设计,使叶轮的出口宽度分别为8、10、12 mm,依次对各出口宽度进行计算流体动力学(CFD)数值模拟,以获得大流量、高扬程离心泵叶轮的最优出口宽度。实验表明:当叶轮出口宽度为8、12 mm时,叶轮内部流速与压力都没有达到最佳状态;而当出口宽度为10 mm时,叶轮内部流场的速度最高可达40 m/s,最大压力可达2.0×105Pa左右,且压力和速度分布均匀,此时最优运行工况效率为91.72%。通过离心泵野外试验验证,叶轮出口宽度为10 mm时的扬程与流量都达到了设定目标。

叶轮出口宽度对离心泵内部非定常性能的影响

为了研究多工况下不同叶轮出口宽度对离心泵非定常性能的影响,基于RNG k-ε湍流模型对叶轮出口宽度分别为11、12、13、14和15 mm的离心泵模型分别在0.8Qd、1.0Qd、1.2Qd三种流量工况下进行定常和非定常的数值模拟,得到离心泵的外特性曲线、内部流场以及压力脉动特性,并进行对比分析。结果表明:离心泵的扬程随叶轮出口宽度的增加而增加,存在一个最佳的叶轮出口宽度使其效率最佳且最佳效率点向大流量点偏移;随着叶轮出口宽度的增加,叶轮截面的最大压力值呈先增加后减小再增加的趋势,小流量工况下的湍动能较大区域随叶轮出口宽度的增加由叶轮流道出口向叶轮流道中间发展;各监测点的压力脉动均呈周期性变化,压力系数随流量的增大而增大,在设计和大流量工况下,当叶轮出口宽度为13 mm时压力脉动幅值明显小于其他型式的叶轮,因此适当增大叶轮的出口宽度有利于减小离心泵的压力脉动、提高其性能。

出口宽度b_2与离心泵流量关系的数值模拟

离心泵叶轮的液体受叶轮旋转及表面曲率的影响,常出现脱流、回流及二次流等现象,一般来说是比较复杂的三维湍流流动。目前的离心泵叶轮的水力设计主要以一元理论及试验经验数据为主,一旦试验泵与设计工况有偏差,将很难定量给出修正值。该文结合叶轮机械内部流动的数值计算,通过保证扬程不变并同时改变叶轮出口宽度b_2,揭示叶轮出口宽度与离心泵的定量关系,对后续离心泵出口宽度的修正提供一定的指导意义。

离心泵叶轮叶片轴向切割设计方法研究

工程中普遍存在离心泵实际流量高于输水系统所需的情况,通过数值模拟研究平移叶轮前盖板对离心泵性能的影响,结合理论推导出平移前盖板改变离心泵扬程的换算公式,实现减小叶轮出口宽度及其工作流量达到泵站节能的目的.研究结果表明:切割叶轮外径与平移叶轮前盖板均会降低离心泵工作扬程,不同的是,前者使H-Q曲线整体向下移动且下降幅度较大,而后者H-Q下降幅度较小,能在小流量工况维持较高的扬程;平移叶轮前盖板后能抑制小流量工况下叶轮内回流旋涡的发展,离心泵效率有所上升,更适合多泵并联工作的场合,具有一定的工程价值;离心泵扬程随前盖板平移而变化的换算公式可以相对准确地预测较小叶轮前盖板移动量时中比转数离心泵0.8~1.0倍设计工况范围内H-Q曲线的变化.

轴向平移叶轮前盖板对离心泵性能影响的研究

目前提灌泵站普遍存在泵组工作流量大于管网系统所需,水泵长时间工作在偏工况的问题,变频控制系统改造过于昂贵,而切割叶轮外径使离心泵扬程下降严重不利于多泵并联。针对黄河提灌用泵普遍采用钢板成型叶片组焊叶轮,焊接前切割叶片,平移叶轮前盖板,改变离心泵水力性能的方法变得方便可行。以中比转速单级双吸离心泵为研究对象,轴向平移叶轮前盖板改变其叶轮流道的形状,并进行三维数值模拟,分析离心泵外特性随着前盖板移动而变化的趋势,并通过研究内流场分析其性能的变化机理。研究结果表明:随着前后盖板间距减小,离心泵扬程降低,H~Q曲线向下移动且变得陡峭。轴向平移叶轮前盖板使离心泵η~Q曲线整体向小流量工况移动,最高效率大小与高效区宽度近似保持不变。通过对离心泵内流场变化的研究结合理论分析,得出了离心泵扬程与效率随前盖板移动而变化的机理。轴向平移叶轮前盖板减小离心泵流量的同时维持较高的扬程与效率,具有一定的工程价值。

离心通风机变宽度设计的研究

本文通过数值模拟对4-72№4.5A型直叶片离心通风机进行了变叶轮出口宽度的设计研究,研究发现离心通风机最高效率点的流量和压力随着叶轮出口宽度的减小而减小,且流量变化基本呈线性变化。其中效率的变化并没有随着宽度的减小而立即降低,宽度变化率小于20%时依然可以保持较高的效率,大于传统变宽度研究推荐15%的变化范围,并对此结论进行了试验验证。

叶轮几何参数对离心泵断裂空化性能的影响

为了改善离心泵的空化性能,研究离心泵断裂空化发生机理,对1个比转数为134的单级离心泵进行空化性能的模拟计算,通过改变叶轮的进口直径、叶片进口安放角和叶轮出口宽度进行数值模拟,根据模拟结果预测了模型泵的空化性能,并分析不同空化余量下叶轮流道内的气泡分布.研究结果表明:在额定工况下,随着进口压力的降低,空泡首先在叶片背面进口边附近产生,然后随着叶轮旋转沿流道向叶轮出口扩散,并随着流道过流面积的增加向叶片工作面扩展;叶轮流道内气泡呈不对称分布的主要原因是由于叶轮与蜗壳的动静耦合作用,使叶轮叶片表面的压力分布不对称造成的;与叶轮进口参数相比,叶轮出口宽度的变化对离心泵空化性能的影响不大;当增大叶片进口安放角后,减小了叶片的弯曲程度,叶片进口的过流面积增大,空化性能得到改善,相同进口压力下的空化余量值减小;在进口直径和进口安放角的变化过程中,均存在一个最佳值,最佳值对离心泵效率和空化性能的提高具有重要意义.

秦山核电二扩低压安注泵在小流量区域出现扬程偏低的原因分析及对策

秦山核电二扩的低压安注泵在试制运行过程中出现中间流量区和大流量区扬程满足要求而小流量区扬程偏低的状况。经过分析研究,发现小流量区扬程偏低是由于第2、3级叶轮模型尺寸变化引起的,通过重新设计叶轮出口宽度尺寸,完善叶轮模型,并经过工厂性能试验证明已妥善解决了该泵小流量区扬程偏低问题。