高速车辆表面脉动压力特性的研究

研究表明,偶极子源噪声在车辆气流噪声中占主导地位,而车辆气流噪声中的偶极子源噪声又取决于车辆的表面脉动压力,所以研究车辆表面脉动压力对进一步研究和控制车辆气流噪声具有重要的重义。本文在阐述了车辆气流噪声与表面脉动压力关系的基础上,对车辆表面脉动压力的分布、频率特性及其与车速的关系进行了试验研究,得到了一些有意义的结论。

自动滚筒闸门脉动压力特性试验研究

用于多泥沙河流的自动滚筒闸门在自动启闭过程中会因水流脉动压力而产生振动,引起闸体失稳或结构破坏。针对自动滚筒闸门启闭过程中水流边界条件情况,制作了滚筒闸门模型,对不同上游水位、不同开度时水流脉动压力进行了物理模型试验。试验表明,自动滚筒闸门水流脉动压力过程具有呈正态分布的随机平稳特性,闸门脉动压力主频为轴流泵转轮叶片频率,闸体下缘跌坎处旋涡导致水流紊动强度增大而产生0.5 Hz低频脉动压力,低频脉动压力沿闸体迎水面向上游传递,振幅逐渐减小。脉动压力主频幅值与闸下开度正相关,与上游水深负相关,低频脉动压力幅值与闸下开度负相关;过圆筒中心逆时针角度为0°、45°、90°、135°、180°对应的圆筒壁处布设5个测点,水深由28.04 cm至34.04 cm时其脉动压力主频幅值分别减小了10.9%、13.3%、42.9%、20.6%、36.2%,闸下开度由0 cm增大到5.0 cm时脉动压力主频幅值增大了139.1%、139.8%、20.6%、57.2%、91.8%。

自振空化射流冲击压力脉动特性实验研究

自振空化射流是利用瞬态流和水声学原理调制而成的一种新型射流,本文研究了自振空化射流在常压及围压下的压力脉动特性及其参数影响规律。研究结果表明,在实验条件下各种风琴管喷嘴的压力脉动存在最优喷距,无因次最优喷距都在8～14范围内,风琴管自振空化射流的冲击压力脉动峰值和脉动幅度分别比普通喷嘴高37%和24%;最大脉动幅度并不出现在射流轴心,而是偏离轴心一段径向距离;随着围压的增加,脉动峰值压力随着喷距的衰减速度明显加快,而脉动频率基本不随围压、压降和喷距的变化而变化,保持在1.38KHz左右。

射流撞击过程中的高频压力脉动特性

The characteristics of dynamic pressure in an impinging jet were experimentally studied. The instantaneous signals of dynamic pressure resulted from the turbulence in the jetting fluid were measured through a piezoelectric sensor and recorded by a computer. The pressure signals at central axial position of the jetting fluid were sampled at different fluid pressure. The measured signals obviously possessed periodical characteristics. After analyzing the signals with FFT method, it was found that there was an inherent frequency in the dynamic pressure signals. The inherent frequency increases with the average velocity of the jetting fluid at the nozzle outlet, which is consistent with the theoretical analysis. It was supposed that the dynamic pressure signals are transformed from the fluctuating fluid velocities resulted from the turbulence in the jetting fluid. The inherent frequency corresponds to the minimum eddy scale in the turbulent jet. The smaller the eddy scale is, the higher the inherent frequency is. Higher velocity of the fluid at the outlet leads to a stronger turbulent strength. The fluctuation velocities with high inherent frequency resulted in a strong shear force field, which enables the fluid to be micro-mixed fleetly and the agglomerate of solid particles to be dispersed effectively.

基于AMESim的多液缸合流式压裂泵流量脉动特性研究

传统的机械式压裂泵存在冲次高、冲程短、曲轴易于失效等问题,为此,提出了一种多液缸合流式液压驱动压裂泵,并对其产生流量脉动的机理进行了研究。首先,详细阐述了多液缸合流式压裂泵的工作原理,基于液压流体力学等理论,建立了多液缸合流式压裂泵的数学模型,并进行了理论分析;其次,采用AMESim仿真软件搭建了多液缸合流式压裂泵工作仿真模型,选择了合理的仿真参数设置,进行了变负载压力下的仿真研究;最后,对液压动力传递链中的活塞-柱塞运动特性、泵腔流量特性、输出流量和压力脉动特性进行了研究,并对仿真结果进行了分析。研究结果表明:在25 MPa工况下,多液缸合流式压裂泵的输出压力和流量脉动率分别为36.8%和20.61%,冲次只有42次/min,符合实际工况;多液缸合流式压裂泵输出流量脉动的主要原因是各组液缸的频繁换向、泵送行程和吸入行程的切换,导致活塞-柱塞做减速停止运动和加速启动运动。

轴流泵优化设计及压力脉动特性研究

为探究明渠流对轴流泵装置性能的影响及提升大型低扬程轴流泵装置的整体水力性能,基于泵装置悬空高度、明渠进水池宽度、明渠出水池宽度三个参数,对大型低扬程泵装置进行三维非定常数值模拟计算,通过优化分析选出最优轴流泵装置模型,优化后的模型水力效率由81.3%提升为84.5%,进一步分析了最优轴流泵装置模型在不同流量工况下的流场特性及压力脉动特性。结果表明,小流量工况下运行的泵装置压力脉动时域特性明显优于额定流量工况和大流量工况,转轮进口及导叶进出口处测点压力脉动系数值均不超过0.01;转轮进口处三种流量工况下最大脉动系数均低于0.015,小流量、大流量工况下导叶出口处的压力脉动系数接近0,额定流量工况下导叶出口处的压力脉动系数为0.122。

轴向柱塞泵压力脉动特性优化与改进方案

该文提供轴向柱塞泵压力脉动特性的优化改进方案,以提高泵的可靠性和使用寿命,文中以试验数据和使用效果为基础数据进行分析,通过改进配油盘结构来减小压力脉动和噪声,并利用高精度仪器分析及验证改进效果。

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。

金寨抽水蓄能电站机组转轮与导叶联合优化研究及压力脉动分析

介绍了金寨抽水蓄能电站水泵水轮机水力优化过程及模型试验内容,基于试验数据开展了机组转轮与导叶联合优化研究,并就国内出现较多问题的300 m水头级抽水蓄能电站水力开发的难点——无叶区压力脉动进行了论述。结果表明,转轮与导叶联合优化可在保证综合效率指标的基础上有效改善压力脉动。研究成果有利于提升水泵水轮机水力开发效果,进一步解决今后国内在300 m水头级抽水蓄能电站厂房共振问题。

超低水头两叶片灯泡贯流式水轮机流动特性数值模拟研究

鉴于大力开发超低水头(H<5 m)水力资源能有效缓解我国能源短缺的问题,基于ANSYS Workbench平台,对两叶片灯泡贯流式机组进行最小水头、额定水头及最大水头下的数值模拟计算。结果表明,在最大水头下,转轮叶片和尾水管极易发生空蚀破坏;导叶与转轮、转轮与尾水管间的动静干涉是造成流道内压力脉动的主要原因,而尾水管产生的低频脉动会沿尾水管向上游传递,影响整个流道;转轮叶片在运行范围内受到的最大静应力值不会使转轮叶片发生裂纹破坏。研究结果可为两叶片贯流式机组的投产及安全稳定运行提供了理论依据。

滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究

滚动转子式油气混输泵正在天然气开采领域快速推广,其试验研究有助于为泵头理论分析和正向设计建立基础,对于实现高性能泵头研发和推动天然气开发具有重大价值。通过搭建宽工况、高稳定性、高精度的内循环试验平台,开展了某型滚动转子泵工作温度、压力、排量和功耗测试试验,完成了其工作特性分析,全面建立了泵头工作机制,证明了该类泵头性能的优越性。研究结果表明:在油气混输作用下,滚动转子泵的缸内气体增压过程趋于等温压缩,工作腔温升有限,排气温度能够维持在55℃左右。滚动转子泵虽然在天然气开发领域作为压缩机使用,但更多地体现了泵的工作特性:泵头实际排量与转速和进气压力呈正比,与进排气压差线性负相关;泵头容积效率与进排气压差线性负相关;泵头功耗与进排气压差线性正相关,但与进气压力无关,且随转速升高其增长幅度不断上升;滚动转子泵的出口压力脉动远低于往复式天然气压缩机,而其增压橇外输压力脉动几乎被完全削减,体现出了重大设备优势。研究结果可为油气混输泵的设计与应用提供参考。

螺旋离心泵瞬态特性的数值分析

基于雷诺时均Navier-Stokes方程(N-S方程)和RNG k-湍流模型对螺旋离心泵内部流动进行全三维数值计算。获得泵内不同流量、不同瞬时叶轮轴向力、径向力和流场内不同监测点压力脉动规律。结果显示非定常与定常数值模拟获得的扬程、效率误差均不超过2.5%。蜗壳内所有监测点压力脉动随时间变化有明显周期性,蜗壳中部P3点上压力有较剧烈的波动,同时出现二次压力脉动。在扩散管区域且靠近隔舌P2点的压力波动幅度随着流量增加变化最为剧烈,当流量增加1倍时压力脉动幅度增加了4倍多。叶片进出口工作面与背面监测点压力脉动随时间变化也有明显的周期性,工作面压力波动幅度大于背面,当流量增加时波动幅度有明显加大,流量变化对叶片进口压力脉动影响大于对叶片出口的影响。径向力方向呈周期性变化,当流量从大到小变化时,其方向逐渐向压水室隔舌靠近,并随着流量减小波动幅度加剧,而且在设计工况叶轮也有较大径向力。轴向力有波动但是波动幅值很小,其值随着扬程降低逐渐减小,两者呈非线性变化。

基于支持向量机的水轮机特性建模

水轮机运行中要考虑空化问题和稳定性问题,因此,有必要建立水轮机空化特性和压力脉动特性的数学模型。针对经过试验得到的水轮机空化特性和压力脉动特性相对应的空间曲面比较复杂的特点,本文研究用支持向量机对水轮机空化特性和压力脉动特性进行建模,并应用于四川紫坪铺水力发电厂中的水轮机空化特性和压力脉动特性的建模中。建模结果表明,水轮机空化特性和压力脉动特性的支持向量机双输出模型,能真实的表达水轮机的空化特性和压力脉动特性,并具有较强的泛化能力,可以在控制水轮发电机组的运行等方面得到应用。

回流孔径对磁力驱动离心泵内部流动的影响分析

为研究回流孔径变化对磁力驱动离心泵内部流场及水力性能的影响,分别以6、8、10 mm等3种不同回流孔径的磁力驱动离心泵模型,通过定常、非定常以及流热耦合等数值计算与外特性试验相结合的方法,开展了回流孔径变化对磁力驱动离心泵外特性、内部流场、温度场以及压力脉动特性的影响规律研究。结果表明,(1)回流孔径的变化对磁力驱动离心泵的扬程、效率及泵内部流场的影响较小,其中随着回流孔径的增大,磁力驱动离心泵扬程及效率呈下降趋势;(2)回流孔径的变化对冷却循环流道内的流场、温度场以及压力脉动性能的影响较大,其中随着回流孔径的增大,冷却循环流场内的压力分布逐渐减小,湍动能分布呈增大的趋势,冷却循环流道的冷却效果逐渐变强,另外回流孔径变化对传播进入冷却循环流场的压力脉动强度影响较小,对冷却循环流场内的压力脉动衰减速度影响较大。综上可知,回流孔径变化对泵内流场的影响较小,对冷却循环流道内的流动特性影响较大。

铅铋堆离心泵内高温液态金属动力学特性研究

本文以铅铋堆离心泵为研究对象,采用数值模拟方法研究了泵内高温液态金属介质的动力学特性。研究结果表明:介质属性改变对泵扬程和效率影响不大,全流量工况下液态铅铋介质(LBE)均略高于常温清水,设计流量下扬程相差0.32 m,效率相差2.09%。液态LBE介质的轴功率约为常温清水的10.4倍,与两者密度比值基本相同。液态LBE介质对流场的影响体现在一定程度上抑制了叶轮进口的逆流,降低了叶轮出口的轴向速度梯度,降低了大流量工况时导叶内压力脉动幅度。液态LBE介质下的轴向力约为常温清水介质的23.75倍,径向合力约为常温清水介质的10倍,介质属性的改变对泵受力特性影响很大。研究结果可为今后铅铋堆离心泵的设计及性能评估提供参考。

Effect of bionic mantis shrimp groove volute on vortex pump pressure pulsation

In order to reduce pressure pulsation of vortex pumps,the mantis shrimp was chosen as biological prototype and a bionic engineering model was developed from its abdominal segment grooves.Bionic mantis shrimp groove volute vortex pump models with different numbers of grooves were developed,and numerical simulation methods were used to calculate the models to study the effects of the volute grooves on the pressure pulsation of a vortex pump.The results show that a bionic groove volute could effectively improve the pressure pulsation of a vortex pump outlet,and reduce the pressure pulsation around the pump’s tongue and other internal points.The pressure pulsation under different conditions is impacted by shaft frequency and blade frequency.The bionic groove structure has little effect on the external characteristics of the pump,but could improve the static pressure,velocity distribution,and vortex structure of the flow field.Additionally,pressure pulsation of the whole vortex pump is reduced.

On the method of the automatic modeling in hydraulic pipe networks

In this paper the dynamic characteristics in pipes are analyzed with frequency method, and puts forward a simple and practical describing method. By establishing the model library beforehand, the modeling of the pipe net is completed automatically, and we can accurately calculate the impedance characteristics of the pipe network, achieve the reasonable configuration of the pipe network, so that to decrease the pressure pulsation.

Experimental study on pressure fluctuation characteristics of slug flow in horizontal curved tubes

In order to study the pressure characteristics of slug flow in horizontal curved tubes,two kinds of curved tubes with central angle 45° and 90° respectively are studied,of which are with 0. 5m circumference and 26 mm inner diameter are used. When the superficial liquid velocity or the superficial gas velocity is constant,the pressure fluctuations and the probability distribution of the average velocity of slug flow are clear for all of the five experimental conditions. The results of experiment show that the pressure characteristics of slug flow in curved tubes have periodic fluctuations. With the rise of central angle,the period of pressure fluctuation is more obvious. The system pressure of the slug flow increases with the increasing of superficial liquid/gas velocity. Meanwhile,the probability distribution of pressure signal shows regularity,such as unimodal,bimodal or multimodal.

全金属单螺杆泵瞬态漏失特性分析

基于Simeric-MP+商业软件对全金属单螺杆泵进行流体域动网格划分并根据网格收敛指数(GCI)选择网格方案,通过数值计算方法分析单螺杆泵能量特性和压力脉动特性对瞬态漏失特性影响,总结一般规律与内部机理.结果表明:随着介质黏度μ的减小和间隙量δ的增大,数值计算的泄漏量逐渐增大,此规律与缝隙流动模型一致;瞬时泄漏量不等是造成缝隙模型计算偏差的主要原因,部分工况相较于时均泄漏量偏差±1.5%.不同瞬态时间的缝隙长度l与缝隙压差Δp不同,不同监测点位置的缝隙宽度H相同;不同瞬态时间和缝隙位置的泄漏流速不同,相邻泵腔相同位置的极值最大偏差为17%.相关研究成果对于单螺杆泵泄漏流动模型的改进及定子转子结构几何参数的优化具有重要指导意义.

Characteristic and Mechanism of Pressure Fluctuation Caused by Self-Induced Oscillation of Supersonic Impinging Jet

When the underexpanded supersonic jet impinges on the obstacle, it is well known that the self-induced flow os- cillation occurs. This oscillation depends on the pressure ratio in the flowfield, the position of an obstacle and is related with the noise problems of aeronautical and other industrial engineering. The characteristic and the mechanism of self-induced flow oscillation, have to be clarified to control various noise problems. But, it seems that the characteristics of the oscillated flowfield and the mechanism of an oscillation have to be more cleared to control the oscillation. This paper aims to clarify the effect of the pressure ratio and the obstacle position and the mechanism of self-induced flow oscillation by numerical analysis and experiment, when the underexpanded su- personic jet impinges on the cylindrical body. From the result of this study, it is clear that occurrence of the self-induced flow osciUation depends on the pressure balance in the flowfield.