叶片型线影响射流离心泵水力及旋转噪声特性分析

为研究叶片型线对射流离心泵水力性能及旋转噪声特性的影响,提升射流离心泵叶轮设计水平,应用高阶Bezier曲线对叶片型线进行参数化控制,采用Plackett-Burman方法进行参数的显著性分析和筛选,基于响应面法对敏感性较强的3个控制变量进行中心复合试验设计,建立射流离心泵叶片型线与效率、扬程、轴功率及旋转噪声之间的多元回归模型,确定水力性能和声学性能之间的映射关系。结果表明:叶片包角、叶片出口安放角、叶片进口直径对射流离心泵的水力性能和声学性能影响最为显著;方差分析法和系数法检验结果证明回归模型高度显著,能够反映叶型控制参数与响应目标之间的客观关系;较小的包角、较大的出口安放角、较小的进口直径有助于改善射流离心泵的水力性能,设计空间水力性能最优参数组合为包角φ=52.5°,出口安放角β2=50°,叶片进口直径Dj=14.5;叶型各控制参数编码靠近0水平时有助于改善声学性能,设计空间声学性能最优参数组合为包角φ=76°,出口安放角β2=33°,叶片进口直径Dj=18;声学性能和水力性能在叶片型线的样本空间内具有逼近Pareto解的能力,Pareto前沿解沿一条呈下的凸形曲线分布。

射流离心泵动静叶栅匹配的水力与声学性能优化设计

为提高射流离心泵叶轮和导叶水力设计水平,优化动静干涉对泵的水力性能及其声学响应特性影响,采用正交试验方法结合CFD/CFA(计算流体动力学/计算流体声学)技术对叶轮与正导叶的动静叶栅匹配进行多目标优化设计,试验设计统筹考虑叶轮和正导叶相关结构参数,分析叶轮叶片数、叶轮叶片型线、导叶叶片数、导叶叶片型线及动静叶栅间隙对射流离心泵扬程、水力效率和动静叶栅内部流体动力噪声的影响规律,采用矩阵分析法确定多目标优化方案,获得综合性能最优的动静叶栅匹配组合。结果表明:优化后,额定工况下泵的扬程不变,水力效率提高0. 5个百分点,动静叶栅内的整体噪声明显降低,其中叶轮诱导噪声降低7. 1%,导叶诱导噪声提高2. 2%,验证了权矩阵分析法确定多指标优化方案的可行性;低噪声射流离心泵设计的关键是合理确定动静叶栅间隙及动静叶栅的叶片数;动静叶栅的不同匹配方案对射流离心泵扬程的影响比对其水力效率的影响更加敏感,对导叶诱导噪声的影响比对叶轮诱导噪声的影响更加敏感;压力脉动引起具有偶极子特性的流体动力噪声,导叶诱导噪声的频谱特性与压力脉动的频谱特性基本一致,但叶轮诱导噪声的频谱特性与压力脉动的频谱特性有较明显的区别。

射流离心泵原理及设计计算

通过理论分析、推导和试验验证,说明射流离心泵原理,提出射流离心泵的设计方法,扬程分配方法,效率及扬程计算方法。

基于大涡模拟的射流式离心泵射流器内部的流动特性

采用动态亚格子应力大涡模拟方法对射流式离心泵射流器进行研究,探讨瞬态静压情况对射流式离心泵初生空化特性的影响,并与SST k-ω湍流模型的模拟结果进行对比.结果表明:基于时间平均的SST k-ω湍流模型不能很好地模拟泵喉管内部的压力脉动情况,压力值随时间变化基本保持恒定值;基于动态亚格子模型的大涡模拟结果则能得到压力脉动随时间的变化,且得到的结果也更能反映实际情况,与试验结果相一致;高速流体与低速流体相互作用的剪切层位置处形成围绕喷嘴的圆环形柱状涡带,失稳涡带发生扭曲变形产生强烈的压力脉动,这种扭曲变形的涡带向下游发展并吸收高速流体的能量,使其分解的涡带导致脉动幅值在进入喉管处达到最大值,因此该处较容易发生空化.

射流式离心泵非设计工况下内部流动研究

为了研究射流式离心泵在非设计工况下的内部流动特性,选取JETST-100型射流式离心泵作为研究对象,运用CFX软件提供的RNG k-ε湍流模型,对模型泵内部流动情况进行了三维非定常数值模拟,得到各过流部件内部的速度场和压力场分布等流动信息,比较了在不同运行流量下,射流器进口和喉管处质量流量的变化情况,并将模拟结果与试验进行对比。结果表明:射流器内部压力最高区域在喷嘴进口处,低压区域在喉管附近,喷嘴附近速度最大,抽送液体的进流口速度最小;叶轮中流出的液体大部分回流至射流器进口,随着泵运行流量的减小,回流所占射流器喉管处质量流的比例增加;对叶轮内的流动分析显示,叶片吸力面的速度普遍高于压力面的速度,进一步影响了该型泵的运行效率。

射流自吸式离心泵三维湍流数值模拟与实验分析

为了获取射流自吸式离心泵内部流动信息，以一内置射流喷嘴的自吸式离心泵为研究对象，建立了各过流部件三维水体，采用了RNG κ-ε湍流模型，通过6组网格无关性检查，确定了计算所需网格，运用CFX14．0流场分析软件数值模拟预测了7种不同工况下外特性和内部流动，得到了全流场压力、速度等物理量变化规律，并将数值模拟结果与开式实验台测试结果作了对比分析。结果表明，设计工况下数值模拟与实验扬程、轴功率和效率的相对误差为2．63％、6．16％和14．29％，泵实际效率较低，其值为15．68％；当流量p〈3．5m3／h时数值模拟和实验的功率曲线呈近似水平直线，变化很平缓；喷嘴到直线段之间的速度分布沿旋转轴对称，扩散段和叶轮进口之间速度呈上大下小分布，液流不均匀进入叶轮进口；L=0．148m处是静压、速度和湍动能耗散率等物理量剧烈变化的分界点，静压在此处为最小值，而速度和湍动能耗散率为最大值。数值计算结果为该泵性能预测设计提供了直观的理论依据。

射流式离心泵不同喉管长度对自吸性能的影响

为研究射流式离心泵喉管长度对泵自吸性能的影响规律,运用CFX软件提供的EulerianEulerian多相流模型,对不同喉管圆柱段长度的射流式离心泵内部气液两相流动进行定常数值模拟,得到泵内部压力、气相速度以及气相体积分数的变化规律,分析其对自吸性能的性影响,并通过试验进行验证.模拟结果表明:当喉管圆柱段长度为10 mm时,喉管处静压值将降低,卷吸作用得到加强,且其轴线上的气相过流速度进一步提高,整体增强了气相分离能力,泵的自吸性能明显提高;当喉管圆柱段长度为15 mm时,其对射流器内部静压值以及气相速度影响甚微,由于流动损失增加导致做功能力减弱,泵的水力性能降低.试验发现:当喉管圆柱段为10 mm时,自吸高度由原来的7. 45 m提高至9. 15 m,自吸时间也由原来的148. 5 s缩短至90. 0 s左右,自吸性能得到明显提高,且满足设计运行要求.

基于大涡模拟的射流自吸式离心泵非定常流动分析

为了研究射流自吸式离心泵的非定常流动特性,选取内置射流喷嘴的自吸式离心泵作为研究对象,在定常数值计算的基础上采用大涡模拟技术对其进行了非定常数值求解,获得了全流场的流动信息,以第4圈收敛后的流场为例,分析了1个周期内不同时刻下的流场变化规律,并监测射流器内监测点的压力脉动,通过快速傅里叶变换(FFT)分析了监测点的频域特性.结果表明:在1个旋转周期内低压区始终位于射流器直线段,高压区位于泵腔内;靠近叶轮进口位置监测点的压力脉动值要小于靠近喷嘴附近的值;设计工况下,各个监测点的压力脉动最强频率在290.06 Hz附近,监测点的数值模拟主频与理论计算所得的转频与叶频略有偏差,压力脉动集中在fn^3fn区间的低频区域.

射流式自吸离心泵研究现状与前景展望

射流式自吸离心泵作为一种新型结构的泵,具有启动前无需向泵体内灌水可实现快速自吸的特点,已经成为国内外研究的热点.通过回顾射流式自吸离心泵的发展历程,分析了射流式自吸离心泵的工作机理与结构优势,并在系统总结国内外研究成果的基础上,从导流器式不对称压水室、碗式回流阀自动关闭结构形式、射流喷嘴几何尺寸、喷嘴收缩角变量等方面分析了射流式自吸离心泵理论与技术研究进展,并提出了未来的研究方向:在水力设计方面,设计不同结构型式的水力模型,深入探讨叶轮不同几何参数对泵整体性能的影响;在结构上,采用创新的自吸结构,不断深化自吸结构对自吸性能的影响机理,并确定各零部件最优几何参数的选取方法,提高射流式自吸离心泵的各项性能指标;在加工工艺上,突破传统浇铸的制造方法,采用新型的铝合金压铸成型,为研制高效、快速自吸、低能耗的射流式自吸离心泵提供理论依据.

射流式自吸离心泵的试验研究

论述了射流式自吸离心泵的结构及工作原理，在压水室内的第6断面处设有回流孔、蝶阀，射流器系统与吸入口形成液体自循环。泵运转时，不仅可以完成自吸过程，而且可以将自循环射流器上的阀门关闭，射流器同时停止工作。因此：泵的效率提高了3％～5％。给出了系列射流式离心泵的性能试验结果：效率比国家标准规定效率提高5．3％～8．9％，自吸时间比标准的规定值缩短5～53s，重量比原传统自吸离心泵平均减轻15．8％。该系列射流式自吸离心泵的研究是成功的。

长短叶片对射流式自吸离心泵性能的影响

为了提高射流式自吸离心泵性能,以1台比转数为34的射流式自吸离心泵为研究对象,从试验与数值计算2个方面对比分析6叶片(6个长叶片)与8叶片(4个长叶片和4个短叶片)在2种条件下模型泵的外特性及噪声特性的变化规律。基于试验泵测试系统以及数据采集系统建立实验平台,实现射流式自吸泵性能参数以及内声场噪声的同步采集。研究结果表明:额定工况下优化模型的扬程较原模型提高12.6%,效率提高0.8%;射流泵内部水动力噪声降低1.6%,外场流动噪声降低2%左右。

射流-离心泵装置在超吸程大变幅泵站中的应用

本文介绍一种新装置一射流－离心泵装置在超吸程大变幅泵站中的应用，并对装置的优化设计、联合工作点的求解进行了探讨。

计算机辅助设计在射流—离心泵装置中的应用

射流—离心泵装置这种新技术在超吸程大变幅给水方面有许多优点 ,但其设计计算复杂繁琐且易出错 ,而利用计算机辅助设计 ,使计算过程快速准确 ,人机对话友好 ,能很好地解决这个问题 。

智能型射流式自吸离心泵

射流式自吸离心泵机组采用太阳能智能控制系统,泵的工作过程由PLC程序进行控制,泵运转偏离设计工况时,智能控制装置自动调节泵机组转速,从而能使泵在设定工况下稳定工作。并采用智能报警控制装置,当泵机组运行中出现故障时,如柴油机内的油箱温度过高、油压偏低、油箱燃油消耗到限定低位、轴承磨损、泵机械密封损坏等情况,系统报警器立即发出报警并停机,控制系统还可以进行远程控制。该泵采用射流式自吸结构,泵自吸性能完成后,自动将射流器上的阀关闭,可提高泵效率3%～5%。

射流式离心泵性能及内部流动特性

为研究射流式离心泵内流动机理,以JET750G1型射流式离心泵为研究对象,搭建试验测试系统,分别对不同安装高度下射流式离心泵的空化及能量特性进行试验研究;基于k-ω湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,对0mm安装高度下泵各工况点内部流动进行数值模拟.试验结果表明:当流量增大到一定程度之后,扬程-流量、功率-流量、效率-流量曲线均急剧下降;随着安装高度的增大,陡降起始点向小流量工况偏移.数值计算结果表明:扬程、功率、效率的数值模拟结果与试验值基本吻合,数值模拟性能陡降起始流量比试验值大0.5m^3/h;射流式离心泵由于其面积比值较小,射流剪切层被迅速排挤到喉管壁面,泵内最低压力点出现在喉管内喷嘴稍后处,空化最早发生在该处;随着流量的增大,空化区域急剧向叶轮进口扩展,性能陡降起始点正好是泵内初生空化流量点,射流式离心泵的空化性能取决于其射流器的空化性能;射流器能提升离心泵扬程和自吸性能,但射流器内高速回流及强剪切流动,导致其效率及空化性能大幅下降.

射流—离心泵装置在超吸程大变幅泵站中的应用

介绍了射流—离心泵装置在超吸程大变幅泵站中的应用,同时就装置的优化设计、联合工况点的求解进行了探讨。

射流式离心泵内场流体动力噪声特性分析

对JET750G1型射流式离心泵内场噪声进行数值计算及试验,分析该泵过流部件诱发的流动噪声和流激噪声特性。采用大涡模拟法进行不同工况的非定常数值计算,输出各过流部件表面的压力脉动作为偶极子声源。运用声学有限元方法预测流动噪声;运用声学有限元耦合结构有限元方法预测流激噪声。搭建射流式离心泵内场噪声测试系统,用水听器对泵出口的流体动力噪声进行测试,获得噪声的时域和频域信息。分析结果表明:噪声在轴频和叶频处计算和试验测试误差在4%以内;叶轮和导叶的动静干涉以及流体和结构的共振均是诱发射流式离心泵内场噪声的重要因素,过流部件自身的结构特性对内场噪声有一定影响;流动噪声整体大于流激噪声,表明内场噪声主要由流体的压力脉动特性决定;叶轮旋转偶极子声源诱发的内场噪声在轴频(47.5 Hz)处达到180 d B左右,在射流式离心泵的内场噪声中起主导作用。研究结果为射流式离心泵的低噪设计提供了参考。

半开式叶轮与导流器间隙对自吸泵性能的影响

为分析射流式自吸离心泵的半开式叶轮与导流器前盖之间的间隙大小对其性能的影响,采用数值模拟的方法得到了4种不同间隙下射流式自吸离心泵水力性能、径向力变化规律、自吸过程泵内部气液两相分布及流动情况,结果表明:间隙大小对射流式自吸离心泵水力性能影响明显,随着间隙增大,泵扬程和效率呈明显下降趋势,额定工况点间隙为0.5时的扬程和效率相对于间隙2mm时的扬程和效率分别下降14.43%、7.07%;叶轮与导流器上径向力也随间隙增大而减小;叶轮含气率、导流器两个不对称出口及泵体出口的气相质量流率随间隙增大而降低.兼顾考虑水力性能、自吸性能及加工装配工艺,最终确定叶轮与导流器前盖的间隙为0.5mm.样机试验结果表明:在额定工况点扬程34.21m,效率55.29%,当自吸高度为5m时,自吸时间45s,达到设计要求。