复合叶轮对部分流泵流动稳定性的影响

为探究小流量工况下复合叶轮对部分流泵流动稳定性的影响,基于CFD技术对部分流泵在全流量工况下进行了数值计算。采用能量梯度理论分别对采用传统叶轮和复合叶轮的部分流泵计算结果进行处理,主要对0.1Q_(d)工况下部分流泵的叶轮及蜗壳内的流动进行深入研究。结果表明:在小流量工况下,相比传统叶轮,采用复合叶轮的部分流泵对叶轮流道内的轴向漩涡控制效果更好,环形蜗壳内二次流现象得以改善,叶轮的能量梯度函数分布更均匀,且在喉部喷嘴及叶轮出口处的分布面积更小。

高速部分流泵CFD计算和优化设计

为研究高速部分流泵中流量系数、扬程系数和比转速三者之间的关系,对该泵主要参数进行了优化设计.在水泵性能试验的基础上,采用Matlab软件对试验数据进行数值拟合,推导出三者的函数关系式,并对主要性能参数进行了精确计算.将优化后的参数应用于Pro/E建模,运用ANSYS-CFX进行了数值计算和外特性试验.结果表明,中间截面静压呈环状梯度由轮毂向轮缘逐渐递增,出口静压满足优化要求;流线云图中虽然存在漩涡,但隔舌处的回流和涡流得到了明显的改善;从扬程-流量试验曲线也可以看到,在从小流量到设计工况点间运行非常平稳.该结果为实际工程应用提供了一定参考.

复合叶轮对高速部分流泵性能的影响

利用FLUENT6.3.21软件,选取RNG k-ε湍流模型,采用同一蜗壳配二种不同结构形式叶轮的研究方案,对高速部分流泵的内部流场进行了值模拟和性能预测。通过比较分析,提出了采用复合叶轮能有效地降低曲线的陡降度,使泵的流量扬程曲线变的更加平坦,并能提高泵效率。

高速部分流泵整机非定常流动数值模拟

为研究高速部分流泵内部由于叶轮和蜗壳之间动静干涉作用引起的压力脉动的机理,采用计算流体动力学软件Fluent中的滑移网格技术,对该泵在3种工况下(0.5Q0,1.0Q0,1.5Q0)的整机进行非定常数值模拟,捕捉到3个不同时刻不同流量下的蜗壳区中间截面的静压分布图,并对蜗壳内壁面设置的9个监测点速度以及静压进行快速傅里叶变换,得到压力脉动的时域和频域图.模拟结果表明:在相同流量下,各流道内的静压随着时间改变不大;在同一时刻,随着流量的增大静压变大;压力脉动呈周期性变化,且随着流量的增大,幅值也增大;在0.5Q0的工况时,监测点4的幅值最大且振动最为剧烈;在设计工况和大流量时,监测点5的压力幅值最大,且各个监测点频域幅值随流量的增大而逐渐增大,这表明流量对高速部分流泵的振动有极大的影响,且喷嘴区域的振动最为严重.

部分流泵整机非定常流动数值模拟

本文在设计工况下采用滑移网格技术对部分流泵进行了整机非定常流动数值模拟,分别分析了叶轮、蜗壳内的非定常流动规律。计算表明,部分流泵内流的非定常特性极其强烈,只有采用非定常计算方法才能反映其内流的实质。本文的计算为进一步研究部分流泵的内流现象、提高效率、减少水利损失提供了一定的理论依据。

蜗壳形状对高速部分流泵性能的影响

利用FLUENT6.3.21软件,选择了S-A湍流模型,对同一叶轮配两种蜗壳的高速部分流泵进行了内部流场数值模拟和性能预测,通过比较分析,提出采用矩形螺旋蜗壳能提高关死点扬程,得到较为平坦的扬程曲线,且能提高泵的效率。并通过内部流场分析,解释了引起外特性差异的原因。

部分流泵非定常流动分析

在设计工况下采用滑移网格技术对部分流泵进行了整机非定常流动数值计算,分析了叶轮、蜗壳内典型的非定常流动规律.计算表明:部分流泵内流的非定常特性明显,蜗壳喉部尤为剧烈;瞬时扬程的变化是由于叶轮与蜗壳喉部强烈的非定常流动特性所决定的,只有采用非定常计算方法才能反映其内流的实质.该计算为进一步研究部分流泵的内流现象、提高效率、减少水力损失提供了一定的理论依据.

超高速部分流泵工作特性试验研究

为获得部分流泵在超高工作转速下的扬程系数、功耗损失与工作效率特性,设计了2种外径尺寸规格的部分流泵,在专用高压氦吹试验系统上进行了氦气驱动运转试验。针对每种尺寸的部分流泵均进行了2种氦气压力条件下连续多个输出流量的工作特性参数测试,试验最高转速达到了120000 r/min以上。试验结果表明:外径22 mm的部分流泵在转速从85200 r/min升高至125000 r/min过程中扬程系数从0.87降至0.67,最高工作效率不超过0.38;外径27 mm的部分流泵在转速从102000 r/min升高至138000 r/min过程中扬程系数在0.50~0.61间缓慢变化,最高工作效率不超过0.21;且2种尺寸规格泵功耗损失都随转速升高急剧增加,工作效率明显下降,在超高转速情况下泵的功耗损失是十分突出的问题。试验结果对于后续设计超高速部分流泵具有重要的参考价值。

常转速部分流泵的研制

结合实例,介绍了常转速部分流泵的水力计算、结构设计,给出了叶轮、泵体的主要尺寸和泵性能的计算与测试结果。

部分流泵蜗壳壁面静压及外特性研究

本文在设计工况下对部分流泵蜗壳壁面静压进行了实验测量,同时详细研究了部分流泵的外特性。结果表明, 部分流泵内流非定常特性强烈,非定常计算结果能够反映其内流的实质,并且可以准确预测外特性;其瞬时效率的变化主要是由于蜗壳与叶轮的相互作用。本文结论为进一步研究部分流泵内流现象、提高效率、减少水利损失提供了一定的理论依据。

部分流泵的三维流场数值模拟及叶片研究

利用CFD技术,基于N-S方程,应用标准κ-ε模型和标准壁面函数对单级部分流泵在设计工况进行了三维湍流数值模拟。为了验证不同的叶片进出口安放角并与螺旋形蜗壳搭配对切线泵性能的影响,设计3个不同的模型进行模拟,分析了叶轮流道内的压力场、速度场的变化规律,并预测出其性能曲线。结果表明,部分流泵的叶轮叶片进、出口具有合适安放角,可以减小性能曲线的陡降度,提高扬程,并使效率有所提高。

超低比转速部分流泵内部流动数值分析

基于高速泵的特殊结构形式,通过使用混合网格及低雷诺数S-A湍流模型,对转速高达15300 r/min、比转数在21.9的超低比转速部分流泵进行数值分析。分析结果表明,叶轮内静压分布比较均匀,沿径向递增,叶片工作面静压高于背面;泵体环形蜗壳的静压分布比较均匀,到扩散管段,静压逐步上升,动能迅速转换为压力能;流体流动相当复杂,叶轮叶片间大部分被旋涡占据,在0°～90°之间,部分流体以高速沿径向进入环形流道,进而高速进入扩散管排出。实验性能数据和模拟结果进一步验证了高速泵具有一条平稳下降的扬程曲线。本研究可为优化设计超低比转速部分流泵提供参考。

部分流泵间接优化设计和理论分析

通过建立部分流泵扬程与其关键参数的表达式,基于泵扬程和效率之间关系的间接优化思想,以筛选出的部分流泵的主要几何参数和动力参数为变量,结合遗传优化算法,建立部分流泵的优化设计模型,借助Matlab软件对部分流泵进行优化.由部分流泵的基本方程,推导出滑移条件下其性能参数和几何参数的函数关系式,并对优化模型进行理论分析及数值验证,从而实现对此优化模型的进一步改善.

基于数值试验的常规转速部分流泵喉部参数研究

为了研究喉部参数对部分流泵性能的影响,利用CFD技术,基于数值模拟与试验方法对比5种喉部参数的结果表明,常规转速小流量高扬程部分流泵喉部直径在0.8Dd以下时(Dd为供比较的部分流泵喉部直径),扬程和效率下降较快;当喉部直径大于1.4Dd时,扬程和效率均略高于设计工况下扬程值。部分流泵总压、静压分布比较合理;随着喉部直径的增大,扬程系数增大,流量系数下降。

部分流泵的全三维湍流数值模拟

借助Fluent软件,选择标准κ-ε模型和标准壁面函数对单级部分流泵在设计工况方面进行了三维湍流数值模拟,分析了叶轮、涡壳内流体的流动,指出径向直叶片叶轮进口的冲击损失很大,隔舌前后是能量损失、产生噪声与振动的主要区域,隔舌对泵性能影响较大,蜗壳内存在两个反向的旋涡,蜗壳内的流体在主流和二次流的共同影响下沿着流道向前推进。最后,对泵性能的预测值与实测值作了对比,验证了数值模拟的正确性。

基于CFD技术的部分流泵几何参数对其性能的影响研究

根据叶片泵基本方程,推导出考虑叶片滑移时叶轮外径及叶片数与部分流泵扬程的关系式,并对部分流泵进行水力设计。首先建立部分流泵的三维模型,再利用CFD技术,基于RANS方程,采用标准k-ε湍流模型,对其内部三维流动进行数值模拟。模拟结果显示,部分流泵随着叶轮外径从279 mm到287 mm变化,其扬程和效率都有所增大,但增大的幅度较小;当叶轮外径从287 mm到289 mm变化时,其效率出现下降。部分流泵静压分布均匀合理;改变叶轮的叶片数,随着叶片数从8、10、12变化,部分流泵的扬程和效率也相应增加。通过数值试验,模拟结果与理论推导相符。

大型尿素装置高速部分流泵的应用及其故障分析

扼要介绍了大型尿素装置高速部分流泵的应用情况,分析了使用中所发生的故障原因,并提出了高效稳定运行的措施。

高效率多级部分流泵水力模型的研制

本文介绍在泵的轴向尺寸和径向尺寸不变的情况下,通过改变导叶叶片数、导叶喉部面积、叶轮和泵体前后端面间隙和叶轮的叶片数来提高多级部分流泵的效率。

高速部分流泵采用复合叶轮对性能的影响

利用FLUENT 6.3.21软件,选取RNG k-ε湍流模型,对采用同一蜗壳配2种不同结构叶轮的高速部分流泵(切线泵)的内部流场进行了数值模拟分析和性能预测。通过分析比较,提出采用复合叶轮能有效地降低高速部分流泵性能曲线的陡降度,使泵的流量-扬程曲线变得更加平坦,并能提高泵的效率。

蜗壳形状对高速部分流泵(切线泵)性能的影响

分析了基于Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型流动分析高速部分流泵(切线泵)的可行性。根据提出的方法,对同一叶轮与不同蜗壳匹配的两个高速部分流泵模型利用Fluent 6.3.21软件进行数值模拟,对计算结果进行对比分析,提出了开式叶轮与矩形截面螺旋型蜗壳搭配有利于提高高速部分流泵的关死点扬程,使其H-Q性能曲线有更好的平坦度以及略能提高部分流泵效率。并对提出的结论做了相关的内部流场分析。