对旋式轴流泵后置叶轮水力性能分析

为了研究对旋式轴流泵后置叶轮对其水力性能的影响,采用CFD软件对该对旋式轴流泵装置进行数值模拟计算,将前置叶轮与后置叶轮水力特性进行对比分析,研究后置叶轮的进口安放角对整个装置水力特性的影响,最后通过模型试验验证数据的可靠性.结果表明:在设计工况下,对旋式轴流泵扬程为11.32 m,效率为87.57%.在小流量工况下,流量为300 L/s左右泵提前进入马鞍区,此时泵扬程为14.06 m,效率为79.48%;在大流量工况下,流量为440 L/s时,泵装置扬程为2.24 m,效率为54.16%.对旋泵后置叶轮的水流进口冲角要大于前置叶轮的水流进口冲角,导致后置叶轮叶片做功能力增强,后置叶轮扬程增大.改变后置叶轮安放角,特别在小流量工况下,后置叶轮的马鞍区同样提前,后置叶轮的进口液流角几乎相同.研究结果对于对旋式轴流泵后置叶轮的设计和优化提供参考依据.

对旋式轴流泵叶轮水力性能的研究

为探讨前置叶轮与后置叶轮的设计方法及外特性,定义了对旋式轴流泵的比转数,提出了在原始设计参数中适当提高后置叶轮的设计扬程。通过对设计工况与非设计工况下前置叶轮与后置叶轮的进出口速度三角形的分析,提出了求解速度三角形的“耦合”条件,给出了求解公式。本文还基于速度三角形,运用升力法设计了前置叶轮与后置叶轮的几何参数,定性的分析了设计结果,预测了水力性能。设计实例表明:当前置叶轮与后置叶轮采用等扬程设计时,后置叶轮与前置叶轮相比,进出口相对速度的平均值较大,而叶栅安放角较小,并且扬程曲线要陡得多。

对旋式轴流泵性能CFD计算分析

为研究对旋式轴流泵的水力性能,基于TJ04-ZL-23轴流泵模型叶轮设计了对旋式轴流泵,并利用CFD方法对该对旋式轴流泵进行数值计算及分析。结果表明:与TJ04-ZL-23轴流泵相比,对旋式轴流泵的效率有所下降,但扬程提升了约1倍。与相同比转速的轴流泵相比,高效区更宽,约为该轴流泵模型2倍。前叶轮的效率更高,且在较广的流量空间内保持高效率,所设计的后叶轮具有较优的水力性能和空化性能,对旋式轴流泵设计时应主要考虑前叶轮的空化性能。不同流量工况下,对旋式轴流泵的前、后叶轮的压力面的进、出口边和吸力面的进口边的压力梯度分布均存在着正峰值区,前叶轮压力梯度分布更为均匀。总结了对旋式轴流泵性能特点,为对旋式轴流泵的设计及应用推广提供指导意义。

对旋式轴流泵全流道三维定常紊流场的数值模拟

为研究对旋式轴流泵的内部流场特性及前后叶轮之间的流场干涉情况,应用标准k-ε紊流模型和SIMPLEC算法进行了定常三维紊流流场的数值模拟,得到了叶片吸力面与压力面、过渡干涉面、全流道下4个轴向位置的径向剖分面和3个径向位置轴向剖分的周向截面的压力分布及等值线图。应用数值模拟的结果能够获得前置叶轮、后置叶轮及整个泵各自的外特性,还可以帮助直观地认识对旋式轴流泵内部流动的耦合与干涉机理,指导水力模型设计。

轴向间隙对对旋式喷水推进泵水力特性的影响

为研究对旋式喷水推进泵叶轮轴向间隙对泵水力性能及推力的影响,基于RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,参考导叶与叶轮间的轴向间隙范围,对五组不同间隙系数的喷水推进泵模型进行了数值模拟。定义了对旋叶轮首次级间隙系数δ,分析了不同轴向间隙系数下泵外特性、内部流动能量转化以及推力特性的变化规律。通过推进泵性能实验结果与数值模拟结果的比较,验证了数值计算方法的可靠性。研究表明:在研究的间隙范围内,对旋叶轮轴向间隙的增加可以改善首级叶轮的低压区;当0.13<δ<0.17时不利于次级叶轮回收首级叶轮的流体能量;在轴向间隙系数0.09<δ<0.13的范围内可以明显提高推进泵的效率,δ=0.09时效率最高,达到85%;当轴向间隙系数δ>0.17时,推力有较明显的下降趋势。因此,通过内部流动分析和外特性以及推力特性的研究,共同验证了首次级叶轮间的轴向间隙是影响对旋式喷水推进泵水力特性的重要因素。