蜗壳隔舌安放角对离心泵内部非定常流场的影响

为了研究不同隔舌安放角对离心泵动静干涉作用的影响,对3种不同隔舌安放角的蜗壳式离心泵进行全流场数值模拟,得到了离心泵的内外特性、压力脉动及径向力特性。通过与试验结果对比分析,验证了采用的数值计算方法具有较高的准确性。研究结果表明:当隔舌安放角由23°逐步增大到33°时,离心泵的扬程有所提高,水力效率的高效范围变宽且最高效率点向大流量方向移动,泵的内部流动状况有所改善,隔舌安放角为33°时离心泵内部的湍动能分布最为均匀。在隔舌安放角为23°时,各工况下压力脉动幅值以及作用在叶轮上的径向力明显大于其他两种型式的蜗壳,且在小流量工况下3种型式的蜗壳式离心泵径向力随着隔舌安放角的减小逐渐偏向于Y正半轴,在设计流量和大流量工况下,三者的径向力基本呈对称分布。因此,增大隔舌安放角,能有效改善隔舌处的压力脉动并减小叶轮所受的径向力。

压水室隔舌安放角对离心泵无过载性能的影响

为了实现离心泵的无过载性能、保证泵运行的可靠性,以IH-100-65-200型化工离心泵为研究对象,采用RNG k-ε模型对不同隔舌安放角的离心泵进行数值模拟,分析不同隔舌安放角下离心泵轴功率、扬程、效率及内部流场的变化规律,研究隔舌安放角对离心泵无过载性能的影响,并对数值模拟结果进行试验验证。研究结果表明:压水室隔舌安放角是离心泵无过载性能的一个重要参数,随着隔舌安放角的减小,离心泵的扬程和效率提高,扬程曲线变得平坦、易出现驼峰;喉部面积增加,使泵更容易获得饱和轴功率性能;流体在叶轮和蜗壳内的静压增加,速度梯度方向和流道方向较一致,减小了流体与蜗壳壁面的撞击损失。

隔舌安放角对旋流泵内非稳态流动特性的影响

为明确隔舌安放角对旋流泵性能及非定常流动特性的影响,该研究设计了不同隔舌安放角的蜗壳模型,基于Navier-Stokes方程和RNGk-?湍流模型对旋流泵进行了全流场数值模拟,并通过能量性能和压力脉动试验对数值模拟方法进行了验证。能量性能预测结果表明,存在最优隔舌安放角使泵扬程和效率均达到极大值。流场分析结果表明,隔舌安放角对蜗壳隔舌及扩散段的流态具有较大的影响:较小的隔舌安放角会减小蜗壳喉部的过流面积,使无叶腔内流体的旋转运动受阻,致使循环流与隔舌的动静干涉作用增强;过大的隔舌安放角会造成扩散段产生大尺度的漩涡和回流。压力脉动分析表明,隔舌处压力脉动分布特征受安放角和测点位置共同影响:随隔舌安放角的增大,隔舌处的压力脉动先降低后增大,安放角由30°增大至45°时,2倍轴频(f_(n))的脉动最大降幅约47%,安放角继续增大至50°时,(0.25~0.5)f_(n)的低频脉动最大增幅约86%;随着测点与叶轮轴向距离增大,隔舌处的压力脉动逐渐减小,叶轮一侧的脉动幅值约为泵体进口一侧的2倍。涡量场分析表明:蜗壳隔舌处频率为2f_(n)的压力脉动由入口螺旋状入流发展扩散产生;隔舌处涡核分布的不对称性是导致蜗壳隔舌处压力分布不对称的原因。适当增大隔舌安放角能有效改善旋流泵隔舌处内流的稳定性,并一定程度提升旋流泵扬程和效率。综合各项性能表明该模型泵隔舌安放角45°时性能最优。研究结果可为旋流泵优化设计提供理论参考。

隔舌安放角对离心泵的水动力特性影响研究

为了研究螺旋形蜗壳内部流动规律以及不同隔舌安放角对离心泵内部流动特性的影响,基于ANSYSCFX14.5对5种不同隔舌安放角的离心泵模型进行了定常与非定常计算和数据分析,并对离心泵的水力特性进行了实验验证。分析结果表明,随着隔舌安放角的增大,离心泵的高效区明显加宽,但是设计工况附近的水力性能稍有下降,其中在大流量区域,隔舌安放角的作用比较明显;隔舌安放角的不同主要对非设计工况下离心泵内部流体流态影响较大,其中在小流量工况时,随着隔舌安放角的变小,叶轮各流道内的流体流态分布的对称性明显改善,在大流量工况下,随着蜗壳隔舌安放角的减小,蜗壳出口段垂直截面方向的速度梯度变大;隔舌安放角的不同对叶轮所受径向力的影响很小,不同隔舌安放角的离心泵所对应的径向力分布规律几乎一致。

蜗壳隔舌安放角对离心泵特性及流动稳定性的影响

采用数值模拟方法对蜗壳隔舌安放角角度的大小进行研究,分析其对离心泵内部流动状态的影响。根据比转速与蜗壳隔舌安放角的关系,设计4种蜗壳隔舌安放角方案;采用Navier-Stokes方程与SST(剪切应力传输)k-ω湍流模型来研究高比转速离心泵的瞬态内部流动。结果表明:在外特性方面,蜗壳隔舌安放角为35°时,离心泵的扬程和效率最高,并且大流量工况时,蜗壳隔舌安放角为29°和32°的离心泵扬程和效率都急剧下降;在能量方面,蜗壳隔舌安放角从29°增大到38°的过程中,离心泵的能量损耗和熵产率都先减小后增大,在蜗壳隔舌安放角为35°时取得最小值;在内部流动稳定性方面,适当地增大蜗壳隔舌安放角,可以明显地降低蜗壳内部的压力脉动,减少蜗壳隔舌处的回流,使蜗壳和叶轮的内部流动更加稳定。因此,适当地增大蜗壳隔舌安放角对离心泵内部流动的稳定起促进作用,同时也能够抑制能量的耗散。

隔舌安放角对中比转速离心泵非定常性能的影响

【目的】研究多工况下隔舌安放角对中比转速离心泵非定常性能的影响。【方法】对5种不同隔舌安放角的离心泵模型进行了在0.8 Qd、1.0 Qd、1.2 Qd工况下的定常与非定常的数值模拟,得到离心泵的外特性曲线以及蜗壳隔舌、出口处的压力脉动情况,并对其进行了频域分析。【结果】存在一个最佳的隔舌安放角使离心泵在设计工况下效率最佳,且最佳效率点向大流量点偏移。随着隔舌安放角的增大,隔舌和出口处的压力变大,流道内的流线更加平顺光滑。各监测点的压力脉动具有明显的周期性,压力系数随流量的增大而增大,随隔舌安放角的增大而减小。不同工况时,隔舌处的压力脉动幅值随隔舌安放角的增大呈先减小再增大的趋势,在28°时达到最小值;出口处的压力脉动幅值随隔舌安放角的增大而减小。【结论】适当的增大离心泵的隔舌安放角有利于减小离心泵的压力脉动,提高其性能。

隔舌安放角对离心泵空化状态下压力脉动的影响

针对隔舌安放角对离心泵空化状态下压力脉动的影响问题,采用ANSYS CFX软件对不同隔舌安放角(28°,29.8°,32°)的离心泵进行了数值模拟,研究了隔舌安放角对离心泵空化状态下压力脉动的影响。首先,以3种不同隔舌安放角的离心泵为研究对象,利用前处理网格软件ICEM对模型泵的水体进行了网格的划分;然后,基于RNG k-ε湍流模型和Rayleigh-Plesset空化模型对不同隔舌安放角的离心泵空化过程进行了求解,通过分析离心泵的内、外特性和不同隔舌安放角模型泵隔舌处的压力脉动特征,对隔舌安放角对离心泵空化状态下压力脉动的影响进行了总结。研究结果表明:在相同有效空蚀余量下,随着隔舌安放角由28°向32°增大,离心泵的扬程和效率有所提高,压力脉动幅值有所减小;因此,适当地增大隔舌安放角能稳定隔舌在空化状态下的压力脉动,并且能有效地优化离心泵的性能。

隔舌安放角对固液两相流离心泵性能的影响研究

为研究不同隔舌安放角对固液两相流离心泵非定常特性的影响,利用CFX软件采用RNG k-ε湍流模型对5种不同隔舌安放角蜗壳式离心泵进行全流道数值模拟,分析隔舌安放角对离心泵内外特性、压力脉动等的影响。研究结果表明:适当的增加隔舌安放角对扬程的影响较小,但水力效率的高效区范围变宽且向大流量工况偏移,泵的内部流动有所改善;在不同隔舌安放角条件下,固液两相离心泵内压力脉动均呈周期性变化,并随着隔舌安放角的增大,离心泵蜗壳螺旋段内的压力脉动呈减小的趋势。作用在隔舌和叶轮上的径向力均呈五角星花瓣形分布,并且作用在隔舌上的径向力远大于叶轮上的径向力,增大蜗壳的隔舌安放角会使蜗壳隔舌处的径向力明显且均匀的增大。

蜗壳隔舌安放角对中比转速离心泵性能的影响

为了研究不同隔舌安放角对中比转速离心泵性能的影响,以一台比转速为103的离心泵为研究对象,对5种不同隔舌安放角蜗壳式离心泵进行全流道的数值模拟,得到离心泵的内外特性和压力脉动。研究结果表明:隔舌安放角对外特性有显著影响,隔舌安放角过大,扬程和水力效率整体下降,存在一个最佳隔舌安放角使其扬程和水力效率最佳,且最佳效率点向大流量点偏移,同时随隔舌安放角的增大,蜗壳隔舌和出口处的压力明显增大,在34°时尤为突出,隔舌安放角对蜗壳的流线影响较大,隔舌安放角越小,蜗壳隔舌和出口处的流线越平顺光滑,当隔舌安放角增大到34°时,隔舌处出现明显的低速区。当隔舌安放角为22°时,各工况下的压力脉动幅值明显大于其他四种形式的蜗壳,且隔舌处的压力脉动幅值呈先增加后减小再增加的趋势,在28°时压力脉动幅值最小,出口处的压力脉动幅值呈先增加后减小的趋势。所以适当的增大隔舌安放角有助于改善离心泵蜗壳隔舌和出口处的压力脉动。

仿生隔舌对离心泵定常流动影响的数值研究

本文在原模型离心泵的基础上,设计了3个不同隔舌安放角的模型泵,并以此为基准,设计了4个仿生隔舌,并采用SST湍流模型,进行了定常数值模拟。结果发现,在设计流量下,仿生隔舌使离心泵的扬程和效率略微提高,减少了隔舌下游的漩涡尺度和强度,显著降低了叶轮出口区域和隔舌的湍动能和拟涡能,其中12°隔舌安放角的仿生泵降幅最大,为1.67%。该研究表明,仿生隔舌可有效提升离心泵的性能,降低能量损失,从而提高离心泵的内部流动稳定性。

基于流固耦合的隔舌位置对双流道泵综合性能的影响

为了研究隔舌位置对双流道泵水力性能与结构性能的影响,针对3种不同隔舌安放角的双流道泵进行双向流固耦合计算,结果表明:水力性能方面,隔舌位置对扬程的影响较小,而对效率的影响较大,3种方案的最大扬程差仅为0.09 m,而最大效率差达1.1%;隔舌位置主要影响隔舌圆角及往第1断面方向附近与叶轮间隙处的压力脉动程度,隔舌安放角越大,压力脉动越强;叶轮旋转1周,蜗壳所受径向力呈现周期性变化规律,叶片扫过隔舌圆角时,蜗壳所受径向力最小,转过90°时径向力达到最大值.增大隔舌安放角可显著减小蜗壳所受径向力.结构性能方面,叶轮应力集中出现在出口吸力面,蜗壳应力集中出现在隔舌圆角附近靠后盖板处,增大隔舌安放角会增加蜗壳的最大应力值,但振幅减小;双流道泵发生10-5m量级的位移,最大位移出现在蜗壳出口处,主要受叶片通过频率的影响,呈周期变化趋势,且随着隔舌安放角的增大,蜗壳最大变形量增大,振幅减小;隔舌位置对泵的振动速度影响比较明显,增大隔舌安放角,有助于减小振动.