叶栅进口冲角对叶顶喷气效果影响的试验研究

叶顶喷气方案已经被认为是较好的控制涡轮动叶叶顶间隙流动的方法之一。燃气轮机经常运行在非设计工况下,因此对叶顶喷气在不同进口冲角工况下的控制效果进行了试验研究,共进行了五个不同的进口冲角,分别是-15°、-8.5°、0°(设计工况)、8.5°及12°下的喷气效果的分析。试验结果显示,在这五个不同的进口冲角工况下,叶顶喷气都能有效地控制间隙涡强度及占据范围。同时,叶顶喷气也都可以有效地减弱各个进口冲角工况下间隙涡区气流过偏/偏转不足现象。从出口截面总压损失分布发现,即使在大冲角工况下,叶顶喷气也能较好地降低出口截面总压损失。冲角i=-8.5°时,叶顶喷气的效果最佳。随着冲角增大或减小,叶顶喷气效果都会减弱,冲角i=12°时效果最差。

叶片进口冲角对离心泵运行的影响

本文应用CFD软件,对离心泵进行全流道数值分析。根据分析结果,对叶片的液流角进行计算,进而得到叶片进口冲角。根据冲角的数值,对流道内流体流动情况进行分析,从而得出该泵可长期稳定运行的流量上限值,指导泵的现场运行,减少发生汽蚀的可能性。

高比转速混流式水轮机进口冲角和出口偏角的研究

本文对高比转速混流式水轮机进行了试验流动分析和数值流动分析。给出了利用激光多普勒流速仪对转轮进出口流场及转轮进口冲角和出口偏角进行测量的结果。为了说明转轮设计的进步，本文对一个现有转轮进行数值流动分析。并将其与另一个优化设计的结果进行比较。

回流器冲角对于压缩机模型级性能影响的研究

通过建立离心压缩机模型级(包括叶轮、无叶扩压器和回流器)的数值计算模型,利用Numeca软件对其内部流场进行数值模拟及变工况计算,得到该级的变工况性能曲线及内部流场信息。经过变工况性能分析和流场分析,发现由冲角公式反推出的回流器进口宽度过大,导致其叶片吸力面侧流动分离,产生漩涡。针对这一问题,适当减小回流器进口宽度,并进行相应的建模、网格划分和数值计算,得到改进后的变工况性能曲线及三维流场信息,较原结构有明显改善。

冲角和叶栅稠密度对轴流泵内流特性影响的研究

为了分析轴流泵叶片进口冲角和叶栅稠密度对轴流泵叶轮水力效率和内流特性的影响,研究其内在关联性,从而达到为提高轴流泵水力效率提供参考依据的目的,采用流线法进行轴流泵叶片水力设计,以进口冲角和叶栅稠密度作为研究对象,在一定取值范围内对两个参数采用响应曲面试验设计方法进行多种叶轮方案设计,借助CFD对各个叶轮方案的水力效率进行计算,并对计算结果进行回归分析,得到水力效率与进口冲角和叶栅稠密度之间的关联特性。对其中5个具有代表性叶轮方案的工作面压力、背面压力、工作面湍动能、不同半径处叶栅处的压力分布及不同半径处叶栅间湍动能的分布进行分析。经分析发现,增大叶栅稠密度或减小进口冲角有利于改善轴流泵内部流动、减小叶片背面的压力变化和能量损失,有助于提高叶轮水力效率。

离心式水泵冲击损失的计算与分析

以降低叶轮进口冲击损失为目标,对进口边为径向和轴向两种情况下的叶轮进口条件进行了优化,得到了相应的进口直径计算公式。分析了离心泵叶轮进口冲击损失的形成机理,计算并分析了冲击损失随流量和冲角变化的关系。基于此研究分析了流量和进口冲角对冲击损失的影响,得出了进口冲击损失值在设计和非设计流量下的变化趋势,为泵产品的性能预测提供了理论和技术支持。

化工循环水泵汽蚀原因分析与改进

针对循环水系统循环水泵长期存在的现场泵体噪声高、振动偏大、效率偏低、叶轮磨损等问题,经过分析,设计缺陷导致的汽蚀是造成以上问题的主要原因。通过对叶轮进口冲角进行核算,采取增大叶轮入口直径、优化叶轮进口冲角等方式对叶轮进行改造,并结合改善叶轮流道光滑度的方法,提出了有效改进叶轮汽蚀的方案。改造后实际运行效果及拆检情况证明,泵抗汽蚀能力明显提高,泵体振动值最高下降1.5 mm/s,泵效率由72%提高至80%。在叶轮材质不变、流量不变、不增加有效汽蚀余量的基础上,通过对叶轮的改造,有效提升机泵抗汽蚀能力,同时达到减振和节能提效的目的。

3DG 锅炉给水泵径向导叶的无驼峰设计与分析

为设计某型号3DG锅炉给水泵的径向导叶,并研究径向导叶的进口冲角对扬程、效率等性能参数的影响,基于CFD技术对进口冲角分别取0°、2°、4°、5°、6°等不同角度时的流动机理和性能曲线进行了分析和研究,并对最优方案进行试验验证。结果表明:在径向导叶的进口冲角为5°时,流量-扬程性能曲线没有驼峰,由此可知通过改变径向导叶的进口冲角可以得出无驼峰的流量-扬程曲线。研究结果对锅炉给水泵及其他使用径向导叶的多级泵的设计和优化具有一定的参考和指导意义。

低汽蚀余量高速泵诱导轮研究

诱导轮是用来改善高速泵汽蚀性能的重要部件。为了研究诱导轮设计参数对高速泵汽蚀性能的影响,对一台卧式高速泵的诱导轮分别进行了3种方案的设计,并且对安装了每一种设计方案诱导轮的卧式高速泵都在试验室进行了相应的汽蚀试验,试验结果显示通过合理设计诱导轮参数可以显著提高高速泵的汽蚀性能。为了进一步研究诱导轮内部液体的流动状态,采用雷诺时均方法,对诱导轮内部的流场进行数值模拟,研究了诱导轮叶片工作面上相对速度分布及压力分布情况。依据数值模拟和试验结果,提出了对于本结构的高速泵诱导轮设计时诱导论的扬程系数应小于0.15,进口液流冲角要在合理范围内选取,不能取值过小。在合理的设计条件下,高速泵配备相等螺距诱导轮可以达到优良的汽蚀性能。

可调低稠度扩压器对提升离心压缩机气动性能的数值研究

本文以某燃料电池车用高速小型离心压缩机为研究对象,采用商业软件ANSYS CFX,分析了70000~100000r/min不同转速下,从阻塞到喘振流量范围内,低稠度扩压器叶片安装角分别为10°、15°、20°、25°时,离心压缩机的级性能变化,并与无叶扩压器进行对比。数值结果显示,低稠度扩压器提高了静压恢复系数,扩压器内径向方向和叶高方向减速均匀,流动损失小。可调安装角的低稠度扩压器可在各转速下较无叶扩压器提高约8%的流量范围,并且能在各工况提高至少压缩机4%的压比及等熵效率。通过分析各工况下压缩机比转速、扩压器进口冲角和叶片安装角之间的关系,基于响应面模型给出进口冲角和叶片安装角相对比转速的多项式,为可调低稠度扩压器的实际应用提供研究基础。