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Application of the Modified nverse Design Method in the Optimization of the Runner Blade of a Mixed-Flow Pump 被引量:7
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作者 Ye-Ming Lu Xiao-Fang Wang +1 位作者 Wei Wang Fang-Ming Zhou 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第6期137-153,共17页
To improve the design speed and reduce the design cost for the previous blade design method, a modified inverse design method is presented. In the new method, after a series of physical and mathematical simplification... To improve the design speed and reduce the design cost for the previous blade design method, a modified inverse design method is presented. In the new method, after a series of physical and mathematical simplifications, a sail?like constrained area is proposed, which can be used to configure di erent runner blade shapes. Then, the new method is applied to redesign and optimize the runner blade of the scale core component of the 1400?MW canned nuclear coolant pump in an established multi?optimization system compromising the Computational Fluid Dynamics(CFD) analysis, the Response Surface Methodology(RSM) and the Non?dominated Sorting Genetic Algorithm?II(NSGA?II). After the execution of the optimization procedure, three optimal samples were ultimately obtained. Then, through comparative analysis using the target runner blade, it was found that the maximum e ciency improvement reached 1.6%, while the head improvement was about 10%. Overall, a promising runner blade inverse design method which will benefit the hydraulic design of the mixed?flow pump has been proposed. 展开更多
关键词 OPTIMIZATION mixed?flow pump Inverse design method Runner blade Nuclear coolant
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Multi-parameter optimization design, numerical simulation and performance test of mixed-flow pump impeller 被引量:5
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作者 BING Hao CAO ShuLiang 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 2013年第9期2194-2206,共13页
On the basis of the three-dimensional design platform of the mixed-flow pump impellers, an optimization design system was developed in this paper by improving the genetic algorithm with application of both strategies ... On the basis of the three-dimensional design platform of the mixed-flow pump impellers, an optimization design system was developed in this paper by improving the genetic algorithm with application of both strategies of keeping the optimal individual and employing the niche. This system took the highest efficiency of the impeller as the optimization objective and employed P, a0 , △θh and △θt , which could directly affect the shape and the position of the blade, as optimization parameters. In addition, loss model was used to obtain fast and accurate prediction of the impeller efficiency. The optimization results illustrated that this system had advantages such as high accuracy and fine convergence, thus to effectively improve the design of the mixed-flow pump impellers. Numerical simulation was applied to determine the internal flow fields of the impeller obtained by optimization design, and to analyze both the relative velocity and the pressure distributions. The test results demonstrated that the mixed flow pump had the highest efficiency of 87.2%, the wide and flat high efficiency operation zone, the relatively wide range of blade angle adjustment, fine cavitation performance and satisfied stability. 展开更多
关键词 参数优化设计 流场数值模拟 性能测试 混流泵 叶轮 优化设计系统 改进遗传算法 设计平台
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CFD simulation of single-phase flow in flotation cells:Effect of impeller blade shape,clearance,and Reynolds number 被引量:6
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作者 Manjunath Basavarajappa Sanja Miskovic 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CSCD 2019年第5期657-669,共13页
A series of numerical simulations of turbulent single-phase flows are performed to understand the flow and mixing characteristics in a laboratory scale flotation tank.Four impeller blade shapes covering a wide range o... A series of numerical simulations of turbulent single-phase flows are performed to understand the flow and mixing characteristics in a laboratory scale flotation tank.Four impeller blade shapes covering a wide range of surface areas and lip lengths are considered to highlight and contrast the flow behavior predicted in the impeller stream.The mean flow close to the impeller is fully characterized by considering velocity components along the axial direction at different radial locations.Normalized results suggest the development of a comparatively stronger axial velocity component for a blade design with the smallest lip length,called big-tip impeller here.Normalized turbulent kinetic energy profiles close to the impeller reveal the existence of an asymmetric trailing vortex pair.The highest turbulence kinetic energy dissipation rates are observed close to the impeller blades and stator walls where the radial jet strikes the stator walls periodically.Furthermore,liquid phase mixing in the flotation cell is studied using transient scalar tracing simulations providing mixing time data.Finally,pumping capacity and efficiency of different impeller designs are calculated based on which the impeller blade design with a rectangular blade design is found to perform most efficiently. 展开更多
关键词 FLOTATION IMPELLER blade design TURBULENT flow Mixing pumpING efficiency
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特大流量潜水贯流泵叶轮水力设计优化研究
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作者 游峻松 陈洋 周大庆 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第5期9-16,22,共9页
针对Q=100 m³/s的特大流量潜水贯流泵装置,对叶轮叶片及导叶进行水力设计,基于正交试验方法进行优化,对最优泵装置方案进行CFD计算,探究机组外特性,并对导叶出口边齐平与不齐平的两种导叶安放型式机组水力性能参数进行了对比分析... 针对Q=100 m³/s的特大流量潜水贯流泵装置,对叶轮叶片及导叶进行水力设计,基于正交试验方法进行优化,对最优泵装置方案进行CFD计算,探究机组外特性,并对导叶出口边齐平与不齐平的两种导叶安放型式机组水力性能参数进行了对比分析。研究结果表明:叶轮轮毂比为0.4,叶片数为4,导叶数为6时,泵装置的效率最高,泵装置的最高效率为80.52%;1.0Qd工况下泵装置扬程为2.73 m,效率为74.68%;0.87Qd工况下泵装置扬程为4.50 m,效率为80.14%;1.12Qd工况下泵装置扬程为0.45 m,效率为23.77%;从扬程、效率、导叶段水力损失等参数,得出不齐平的导叶出水边安放型式机组水力性能更优。针对叶轮和导叶的造型方法及正交试验与CFD计算组合的优化方法均提高了水力优化工作效率,适于推广应用,研究成果对低扬程特大流量水泵开展的计算分析工作也为潜水贯流泵大型化发展提供了一定的水力性能参考。 展开更多
关键词 潜水贯流泵 正交试验 特大流量 优化设计 叶片设计
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Experimental study of the effect of blade tip clearance and blade angle error on the performance of mixed-flow pump 被引量:13
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作者 BING Hao CAO ShuLiang +1 位作者 HE ChengLian LU Li 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 2013年第2期293-298,共6页
The hydraulic performance test of the mixed-flow pump has been carried out through selecting different blade tip clearances and various blade angle errors.The ratio of the mixed-flow pump efficiency reduction and the ... The hydraulic performance test of the mixed-flow pump has been carried out through selecting different blade tip clearances and various blade angle errors.The ratio of the mixed-flow pump efficiency reduction and the blade tip clearance variation(η/δ) varies with the flow rate coefficient revealing a parabolic trend.An empirical equation has been developed for the mixed-flow pump model by parabolic fitting.For the same blade tip clearance variation δ,the mixed-flow pump efficiency reduction η increases rapidly as the flow rate rises.For any given flow rate,the efficiency,the head and the shaft power of the mixed-flow pump all decrease with the increase of the blade tip clearance.Among them,the efficiency reduction η varies approximately linearly with the blade tip clearance variation δ.When the angle of an individual blade of the mixed-flow pump has a deviation,the performance curves will move and change.These curves have consistent change directions with the performance curves under the condition of all the blades rotated at the same time,but have smaller offset and lower range of variation.When an individual blade angle error changes to ±2°,the optimal efficiency of the mixed-flow pump will have no significant difference.When the individual blade angle error increases to ±4°,the optimal efficiency will decrease by 1%. 展开更多
关键词 叶尖间隙 角度误差 混流泵 性能测试 叶片 实验 性能曲线 刀片式服务器
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Effects of blade rotation angle deviations on mixed-flow pump hydraulic performance 被引量:1
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作者 BING Hao CAO ShuLiang 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 2014年第7期1372-1382,共11页
By model test and numerical simulation,this paper analyzed the effects of different blades with varying rotation angle deviations on the hydraulic performance of a mixed-flow pump.It was found that when some blades ha... By model test and numerical simulation,this paper analyzed the effects of different blades with varying rotation angle deviations on the hydraulic performance of a mixed-flow pump.It was found that when some blades had rotation angle deviations,the hydraulic performance curves of the mixed-flow pump would move.With a positive deviation,the curves moved towards the large flow rate;with a negative deviation,the curves moved towards the small flow rate.When some blades had rotation angle deviations,the symmetry and uniformity of the pressure distribution inside the mixed-flow pump flow passage both decreased;the larger the deviation,the greater the decrease.When a single blade had a large rotation angle deviation,a rather clear low pressure area was formed,lowering the cavitation performance.When two adjacent blades changed simultaneously,under the small flow rate condition,adverse pressure gradient and flow separation occurred in the flow field,and a hump appeared in the head curve and the operation stability of the mixed-flow pump dropped significantly.Near the best efficiency point(BEP),the simultaneous change of two alternate blades produced a more significant change of pressure in the flow passage,with an even larger area.Compared to the effect of two adjacent blades,two alternate blades,when changed simultaneously,made the mixed-flow pump slightly less efficient,but with a flatter efficiency curve and relatively wider high efficiency area.By fitting the test results,a functional relation among the BEP of the mixed-flow pump QBEP,the number of deviated blades N,and blade rotation angle deviationαwas established,thus realizing an effective prediction of the BEP of the mixed-flow pump when blade rotation angles have deviations.By model test and numerical simulation,this paper analyzed the effects of different blades with varying rotation angle deviations on the hydraulic performance of a mixed-flow pump.It was found that when some blades had rotation angle deviations,the hydraulic performance curves of the mixed-flow pump would move.With a positive deviation,the curves moved towards the large flow rate;with a negative deviation,the curves moved towards the small flow rate.When some blades had rotation angle deviations,the symmetry and uniformity of the pressure distribution inside the mixed-flow pump flow passage both decreased;the larger the deviation,the greater the decrease.When a single blade had a large rotation angle deviation,a rather clear low pressure area was formed,lowering the cavitation performance.When two adjacent blades changed simultaneously,under the small flow rate condition,adverse pressure gradient and flow separation occurred in the flow field,and a hump appeared in the head curve and the operation stability of the mixed-flow pump dropped significantly.Near the best efficiency point(BEP),the simultaneous change of two alternate blades produced a more significant change of pressure in the flow passage,with an even larger area.Compared to the effect of two adjacent blades,two alternate blades,when changed simultaneously,made the mixed-flow pump slightly less efficient,but with a flatter efficiency curve and relatively wider high efficiency area.By fitting the test results,a functional relation among the BEP of the mixed-flow pump QBEP,the number of deviated blades N,and blade rotation angle deviationαwas established,thus realizing an effective prediction of the BEP of the mixed-flow pump when blade rotation angles have deviations. 展开更多
关键词 角度偏差 水力性能 混流泵 叶片 旋转角度 性能曲线 转动 压力分布
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叶片数对混流泵作透平特性的影响 被引量:1
7
作者 杨孙圣 周成 +2 位作者 孔详序 邵珂 方恬 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期440-444,453,共6页
为研究叶片数对混流泵作透平性能的影响,在叶轮其他主要几何参数不变的情况下,应用计算流体动力学软件ANSYS CFX对叶片数分别为6,7,8,9,10,11,12的泵作透平进行数值计算,得到不同叶片数时混流泵作透平的外特性曲线、内流压力场、速度流... 为研究叶片数对混流泵作透平性能的影响,在叶轮其他主要几何参数不变的情况下,应用计算流体动力学软件ANSYS CFX对叶片数分别为6,7,8,9,10,11,12的泵作透平进行数值计算,得到不同叶片数时混流泵作透平的外特性曲线、内流压力场、速度流线场、湍动能分布等.通过对比分析,得到叶片数对混流泵作透平的影响规律.结果表明:叶片数对混流泵作透平的扬程、轴功率有一定影响,叶片数Z=8时透平效率最高;随着叶片数逐渐增大,叶片对流体的约束能力加强,叶轮进口处的旋涡区域逐渐变小,内部流动得到改善;叶片数越大,湍流集中现象越明显,叶片进口处的湍动能越小,湍流动能分布越均匀;叶片数过大不利于混流泵作透平性能的提升,即存在最佳叶片数Z=8使得透平的性能达到最佳. 展开更多
关键词 混流泵作透平 叶片数 湍动能 压力下降
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旋涡泵进口含气量和叶片数对泵内流场和性能的影响分析
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作者 张人会 段鹏 杨伟峰 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2023年第3期36-42,共7页
为分析旋涡泵气液混输时进口含气量和叶片数对泵内流场和外特性的影响机理,通过数值计算,对不同进口含气量(5%、10%、15%)和不同叶片数(20、22、24、28)时旋涡泵内流场和外特性进行对比分析.结果表明:旋涡泵的扬程和效率随着进口含气量... 为分析旋涡泵气液混输时进口含气量和叶片数对泵内流场和外特性的影响机理,通过数值计算,对不同进口含气量(5%、10%、15%)和不同叶片数(20、22、24、28)时旋涡泵内流场和外特性进行对比分析.结果表明:旋涡泵的扬程和效率随着进口含气量的增大而减小,扬程从48.98 m减小到36.19 m,效率从34.8%减小到32.4%;在各纵向截面上侧流道内压力大于叶轮流道内压力,从叶轮进口到出口沿圆周方向,各纵向截面内叶轮与壳体的最大压差逐渐增大;纵向截面上气液分离现象越来越严重,叶轮内气体体积分数逐渐增大,而侧流道内气体体积分数逐渐减小,叶轮轮毂处气相聚集越来越严重;随着叶片数的增加,旋涡泵的扬程和效率均呈先增后减的趋势;随着进口含气量的增大,旋涡泵的性能随叶片数变化的敏感度先增后减. 展开更多
关键词 旋涡泵 气液混输 气液两相流 叶片数
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耦合几何参数与载荷参数的混流泵优化 被引量:3
9
作者 王梦成 夏鹤鹏 +3 位作者 颜红勤 蒋红樱 袁建平 陈松山 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期26-34,共9页
为进一步提升混流泵优化效果,并探究几何参数和载荷参数与导叶式混流泵能量特性间的响应关系,该研究结合正交试验与数值模拟,对比转速为511的导叶式混流泵叶轮开展参数优化研究。在试验验证数值模拟准确性的基础上,采用反问题设计方法,... 为进一步提升混流泵优化效果,并探究几何参数和载荷参数与导叶式混流泵能量特性间的响应关系,该研究结合正交试验与数值模拟,对比转速为511的导叶式混流泵叶轮开展参数优化研究。在试验验证数值模拟准确性的基础上,采用反问题设计方法,以0.85Qdes和1.15Qdes(Qdes为设计流量)处泵段水力效率为优化目标,以1.0Qdes处泵段扬程为约束条件,耦合轴面投影几何参数与流线方向载荷参数进行混流泵参数设计。研究结果表明:几何参数Lh和LS(前缘与轮毂及轮缘交点的X轴坐标)与载荷参数Kh、LEs、NCs和Ks(轮毂处中间直线斜率、轮缘处前缘载荷、轮缘处第一加载点横坐标和轮缘处中间直线段斜率)均对混流泵能量特性具有较大影响,在优化设计中均应被重点考虑;与原始模型相比,优化模型在叶轮出口附近具有更加合理的流场分布,可有效减少叶轮下游部件水力损失,其在0.85Qdes和1.15Qdes处的泵段效率分别提升了0.90和2.25个百分点。研究方法可为涡轮机械的参数化优化节约计算资源、最大化优化效果提供参考。 展开更多
关键词 混流泵 优化 反问题设计 几何参数 载荷参数 数值模拟 正交设计
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基于变环量设计的混流泵叶轮多工况优化
10
作者 王梦成 焦海峰 +3 位作者 周正富 袁建平 夏鹤鹏 陈松山 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期227-235,共9页
由于外部运行条件频繁变化,混流泵常于非设计工况运行,导致其运行效率偏低。针对混流泵开展多工况优化以扩大其高效区范围具有重要意义。采用环量法,以轮毂及轮缘处流线方向环量的偏导数(载荷)、叶轮出口处翼展方向环量控制参数以及叶... 由于外部运行条件频繁变化,混流泵常于非设计工况运行,导致其运行效率偏低。针对混流泵开展多工况优化以扩大其高效区范围具有重要意义。采用环量法,以轮毂及轮缘处流线方向环量的偏导数(载荷)、叶轮出口处翼展方向环量控制参数以及叶片尾缘倾角为设计参数,以设计点扬程为约束条件,以0.8、1.2倍设计点处效率为优化目标,结合实验设计、近似模型和优化算法对一导叶式混流泵叶轮进行变环量优化与分析。研究结果表明:变环量设计在混流泵叶轮的多工况优化中是有效的;轮毂处流线方向前加载,轮缘处流线方向后加载,叶轮出口处环量从轮毂到轮缘递增分布均有利于混流泵性能的提升;优化后混流泵模型在0.8、1.0、1.2倍设计流量处泵段效率分别为81.11%、88.38%和80.56%,在设计流量处扬程为12.33 m,相比于原始模型,效率分别提升0.63、3.18、6.72个百分点,而扬程变化小于2%。因此,所提出的基于变环量设计的混流泵叶轮多工况优化方法是有效的,可以为同类型叶轮机械的设计优化提供参考。 展开更多
关键词 混流泵叶轮 环量法 变环量设计 多工况优化 能量特性 参数分析
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舰船自流式循环水系统低流阻混流泵模拟优化及试验
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作者 艾阳 毛远帆 +2 位作者 刘钰 谭鑫 苏舒 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第10期999-1006,共8页
为降低舰船循环水系统中混流泵的流阻系数,改进其自流特性,提高舰船“自流”循环能力,基于CFD仿真,对低流阻水力部件开展模拟优化及试验研究.首先,通过仿真分析确定初步设计方案,其水力性能可满足设计要求;然后,为进一步降低水力损失和... 为降低舰船循环水系统中混流泵的流阻系数,改进其自流特性,提高舰船“自流”循环能力,基于CFD仿真,对低流阻水力部件开展模拟优化及试验研究.首先,通过仿真分析确定初步设计方案,其水力性能可满足设计要求;然后,为进一步降低水力损失和流阻系数,利用随机有限元分析方法确定了影响流阻的主要因素,并针对叶轮、导叶、蜗壳和出口管等主要部件进行优化和改进;最后,基于优化方案开展了样机生产制造及验证试验.结果表明:叶片总包角和导叶总包角是影响混流泵水力部件流阻大小的最主要因素.仿真预测结果与样机试验结果相符,优化后的混流泵内部流动光顺,压力分布、速度分布合理,没有明显的脱流、旋涡,整体流阻系数下降明显,水力性能满足设计要求.因此,提出的低流阻水力部件模拟优化方法是可行的. 展开更多
关键词 混流泵 低流阻 CFD仿真分析 优化设计 循环水系统
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混流泵压力脉动特性及其对流动诱导噪声的影响 被引量:47
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作者 郑源 陈宇杰 +4 位作者 毛秀丽 王惠芝 施伟 阚阚 张玉全 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第23期67-73,共7页
为了研究不同工况下混流泵内部压力脉动特性及其对流动诱导噪声的影响,基于RANS方程和SST k-ω湍流模型,对混流泵进行非定常数值计算,在此基础上取叶片表面非定常压力脉动作为声源,采用间接边界元法对由叶片旋转偶极子源所引起的外场噪... 为了研究不同工况下混流泵内部压力脉动特性及其对流动诱导噪声的影响,基于RANS方程和SST k-ω湍流模型,对混流泵进行非定常数值计算,在此基础上取叶片表面非定常压力脉动作为声源,采用间接边界元法对由叶片旋转偶极子源所引起的外场噪声进行数值计算。结果表明:混流泵叶轮进出口处的压力脉动幅值均是沿着轮缘到轮毂逐渐减小,叶轮进口处压力系数的最大值是出口处的2倍;沿着蜗壳周向,隔舌部位处压力脉动最为剧烈,随着监测点的位置远离隔舌,其压力脉动情况逐步改善;不同工况下,混流泵内各处的压力脉动主频均保持叶片通过频率不变;混流泵叶轮和蜗壳之间的动静干涉作用是引发流动诱导噪声的主要原因;流动诱导噪声的主频是由压力脉动主频以及泵体结构的固有频率综合决定的;不同工况下,混流泵内部压力脉动程度越强,该工况对应的流动诱导噪声辐射水平越强。该文对混流泵机组的稳定运行以及流动诱导噪声的控制提供了参考。 展开更多
关键词 压力 叶轮 混流泵 压力脉动 流动诱导噪声 叶片通过频率 动静干涉
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斜流泵叶轮和导叶叶片数对压力脉动的影响 被引量:51
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作者 张德胜 施卫东 +2 位作者 王川 王国涛 邹萍萍 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2012年第2期167-170,共4页
为了研究斜流泵叶轮和导叶由于动静相干作用(RSI)而引起的压力脉动规律,基于标准k-ε湍流模型、SIMPLEC算法和滑移网格技术,根据叶轮和导叶叶片数及其叶片厚度设计了多种计算方案,并对不同方案的斜流泵模型进行了非定常数值模拟.采用叶... 为了研究斜流泵叶轮和导叶由于动静相干作用(RSI)而引起的压力脉动规律,基于标准k-ε湍流模型、SIMPLEC算法和滑移网格技术,根据叶轮和导叶叶片数及其叶片厚度设计了多种计算方案,并对不同方案的斜流泵模型进行了非定常数值模拟.采用叶轮进口、叶轮出口和导叶内部布点监测压力的方法获得了压力脉动曲线,并基于时域图分析了叶轮叶片数、导叶叶片数及其厚度对斜流泵内部压力脉动特性的影响.数值计算结果表明:斜流泵叶轮叶片动静干涉对整个流场的压力脉动影响较大,叶轮叶片数越少,叶轮进、出口压力脉动幅值越大;在设计工况下,导叶内部的压力脉动波形主要受叶轮叶片数影响,而导叶厚度对导叶内部压力脉动影响较小.研究结论将为斜流泵的设计和稳定运行提供参考. 展开更多
关键词 斜流泵 叶片数 压力脉动 非定常流动 数值模拟
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叶片数对喷水推进器性能影响的计算流体动力学分析 被引量:21
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作者 杨琼方 王永生 +1 位作者 张志宏 丁江明 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期222-228,共7页
分析和界定了喷水推进器数值计算所需流场控制体。联用结构化网格和非结构化网格对该流场区域进行离散。选择切应力输运(Shear stress transport,SST)二方程紊流模型,采用稳态多参考系方法进行数值计算。根据实船试航时泵转速和航速,计... 分析和界定了喷水推进器数值计算所需流场控制体。联用结构化网格和非结构化网格对该流场区域进行离散。选择切应力输运(Shear stress transport,SST)二方程紊流模型,采用稳态多参考系方法进行数值计算。根据实船试航时泵转速和航速,计算"船—泵"匹配特性线上六个工况点对应的功率和推力,并与设计单位提供的精确设计值进行比较,在分析网格无关性的基础上检验了数值计算方法的可信性。在此基础上从三个方面分析和比较了该喷水推进器:叶轮叶片数从5叶变化到7叶时对Stodola滑移系数和喷水推进器外特性的影响;导叶体叶片数从9叶变化到13叶时对叶轮出口流体整流结果的影响以及由此引起的流体动力性能的改变;叶轮和导叶体15种不同叶片数匹配时在给定工况下各自对应的流体动力性能数据。结果表明,在给定运动参数工况下,随着叶轮叶片数增加,Stodola滑移系数增加,喷水推进泵扬程增加,产生的轴向推力和消耗的轴功率也增大,效率下降;导叶叶片数增加时,喷口出流的旋转作用减弱,11叶后再增加已无明显改进,导叶为10叶和11叶时喷水推进器性能较接近,对应扬程和推力均较12叶和13叶时大;叶轮为5叶时与9叶导叶组合使整体性能最佳,而6叶和7叶叶轮均是与11叶导叶匹配时性能最佳。 展开更多
关键词 船舶 喷水推进 混流泵 叶片数 数值模拟
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混流泵叶轮流动性能数值模拟和叶型优化设计 被引量:40
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作者 谢蓉 单玉姣 王晓放 《排灌机械工程学报》 EI 2010年第4期295-299,共5页
在设计工况下,对一个较高比转速的混流泵叶轮内部流动进行三维湍流数值模拟计算.通过分析混流泵叶轮内部的流动特点,发现由于局部结构设计不合理,流道内产生了较大范围漩涡区和壁面脱离现象,增加了流动损失.针对这一问题提出了改进措施... 在设计工况下,对一个较高比转速的混流泵叶轮内部流动进行三维湍流数值模拟计算.通过分析混流泵叶轮内部的流动特点,发现由于局部结构设计不合理,流道内产生了较大范围漩涡区和壁面脱离现象,增加了流动损失.针对这一问题提出了改进措施,采用一种多参数的优化方法对叶轮叶型进行设计,并分析了叶片型线对叶轮内部流场的作用规律.结果表明,控制叶型弯曲度可以有效控制叶片进口处的马蹄涡,消除近壁面流动分离和漩涡,减小流动中的通道涡强度和影响范围,改进后叶轮流道内存在的涡团和流动脱离现象基本消失,叶轮水力效率相对提高4.74%,单位功耗的扬程增加11.5%.叶轮性能参数的计算数据与试验数据吻合较好,验证了所采用的计算方法及模型的准确性和可靠性. 展开更多
关键词 混流泵 叶轮 数值模拟 叶型优化 性能
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叶片厚度对混流式核主泵叶轮能量性能影响研究 被引量:28
16
作者 杨敏官 陆胜 +2 位作者 高波 王达 王俊 《流体机械》 CSCD 北大核心 2015年第5期28-32,共5页
基于三维不可压缩流体N-S方程和RNGκ-ε湍流模型,对混流式核主泵叶轮水力模型的能量性能进行了数值预测,研究了不同叶片厚度及其分布规律对混流叶轮模型水力性能的影响。通过分析叶轮叶片压力面、吸力面的静压分布,获得叶片表面的载荷... 基于三维不可压缩流体N-S方程和RNGκ-ε湍流模型,对混流式核主泵叶轮水力模型的能量性能进行了数值预测,研究了不同叶片厚度及其分布规律对混流叶轮模型水力性能的影响。通过分析叶轮叶片压力面、吸力面的静压分布,获得叶片表面的载荷分布及其变化规律。结果表明:随着叶轮叶片厚度减薄,最高效率值有所增大且高效点向大流量工况偏移;当叶片最厚处位置在靠近进口边约1/3处时,叶轮水力效率值最大;随着叶片最厚位置由进口向出口移动时,最高效率点向大流量工况偏移。 展开更多
关键词 核主泵 混流叶轮 水力性能 叶片厚度
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速度矩分布规律对混流泵叶轮设计的影响 被引量:10
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作者 张勤昭 曹树良 +1 位作者 王宏 邴浩 《排灌机械工程学报》 EI 2011年第3期194-198,共5页
根据Ωu=0二元设计理论,提出了采用四次多项式表示叶片速度矩沿轴面流线的分布规律,进而通过理论分析,确定用其中一个参数控制叶片速度矩的分布规律,以减小设计结果对经验的依赖程度.由此确定的速度矩分布规律包括'S'型、反'... 根据Ωu=0二元设计理论,提出了采用四次多项式表示叶片速度矩沿轴面流线的分布规律,进而通过理论分析,确定用其中一个参数控制叶片速度矩的分布规律,以减小设计结果对经验的依赖程度.由此确定的速度矩分布规律包括'S'型、反'S'型和'L'型3类.采用不同的叶片速度矩分布规律,比较分析了对应的叶片出口边位置、包角等设计结果,并基于正问题分析,对不同叶片速度矩分布规律下的叶轮效率预测值和叶片表面载荷分布进行了比较.结果表明:对于Ωu=0的设计方法,采用四次多项式描述叶轮轮缘边速度矩分布规律是合理的;对于给定的混流泵轴面流道,部分'S'型速度矩分布规律能合理地满足叶片表面扭曲和混流泵结构设计的要求;采用合理的'S'型速度矩分布规律设计的叶轮效率最高,叶片表面载荷分布更加光滑.结果可为混流泵叶轮设计提供参考. 展开更多
关键词 混流泵 叶轮设计 叶片载荷 速度矩 数值模拟
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可调叶片高比转速混流泵内部流场数值模拟 被引量:19
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作者 王春林 郑海霞 +1 位作者 张浩 司艳雷 《排灌机械》 EI 2009年第1期30-34,共5页
运用商用软件Fluent,采用雷诺时均N-S方程、标准k-ε湍流模型、流体机械模型中的多重参考坐标系模型(MRF),对不同安放角的3个高比转速混流泵模型进行了数值模拟与结果分析.主要分析了设计工况下0°安放角的模型叶轮进口最高点截面... 运用商用软件Fluent,采用雷诺时均N-S方程、标准k-ε湍流模型、流体机械模型中的多重参考坐标系模型(MRF),对不同安放角的3个高比转速混流泵模型进行了数值模拟与结果分析.主要分析了设计工况下0°安放角的模型叶轮进口最高点截面的绝对速度和静压分布.详细分析和比较了3个模型的叶片压力面静压分布云图、叶片压力面相对速度分布云图、导叶压力面静压分布云图,捕捉到了安放角为+4°时叶片进口接近轮缘处流体撞击轮缘形成的小回流.简要分析了安放角为0°的模型泵导叶压力面相对速度分布,可知导叶充分发挥了其转能与消除环量的作用.分析结果揭示了高比转速混流泵内部流动规律. 展开更多
关键词 混流泵 叶片 模型 数值模拟 流场
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导叶式混流泵多工况内部流场的PIV测量 被引量:7
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作者 李伟 季磊磊 +2 位作者 施卫东 周岭 张扬 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第24期82-88,共7页
为研究不同流量工况下混流泵内部流动特性,该文基于粒子图像测速技术(particle image velocimetry)对0.8、1.0、1.2倍流量工况下混流泵的内部流场进行试验研究,测量获得了混流泵叶轮进口轴截面、叶轮与导叶间隙和导叶内部流场的速度场分... 为研究不同流量工况下混流泵内部流动特性,该文基于粒子图像测速技术(particle image velocimetry)对0.8、1.0、1.2倍流量工况下混流泵的内部流场进行试验研究,测量获得了混流泵叶轮进口轴截面、叶轮与导叶间隙和导叶内部流场的速度场分布,分析了流量变化对混流泵内部流动的影响。研究结果表明,外特性试验重复性较好,试验结果较为可靠。3个工况下混流泵叶轮进口流场的速度分布趋势基本一致,进口的来流基本沿着轴线方向;随着流量增加,叶轮进口速度不断增大,最大速度达到7.49 m/s,从轮毂到轮缘高速区域速度梯度更为明显,速度等值线分布逐渐形成以左上角为圆心,不断向周围递减的趋势。受动静干涉作用影响,叶轮与导叶间隙流场速度分布较为紊乱,在导叶进口边轮毂附近形成逆时针方向旋涡,诱使叶轮出口流体向外缘侧偏转;随着流量增加,逆向旋涡明显减小,内部流动更趋于平稳。动静干涉效应进一步影响导叶进口流场并形成明显的旋涡结构,造成流道堵塞;在导叶出口由于环形蜗室的影响形成大尺度旋涡结构;随着流量增大,导叶外缘高速区向下游移动,导叶进出口的旋涡结构逐渐消失,流动损失减小。研究成果为揭示混流泵内部流动特性和优化混流泵设计提供参考。 展开更多
关键词 流场 叶片 粒子图像测速技术 混流泵 多工况 内部流动
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载荷分布规律对混流泵叶轮设计的影响 被引量:12
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作者 常书平 王永生 +1 位作者 靳栓宝 苏永生 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2013年第2期123-127,共5页
基于三元反设计理论,将环量vur沿轴面流线的变化梯度作为载荷分布的控制参数,采用两段抛物线来描述载荷沿轴面流线的分布规律.为了分析载荷分布规律对混流泵叶轮设计结果的影响,建立了"前载型"、"中载型"和"... 基于三元反设计理论,将环量vur沿轴面流线的变化梯度作为载荷分布的控制参数,采用两段抛物线来描述载荷沿轴面流线的分布规律.为了分析载荷分布规律对混流泵叶轮设计结果的影响,建立了"前载型"、"中载型"和"后载型"3种混流泵叶轮.基于雷诺时均的Navier-Stokes方程、SST湍流模型和多参考坐标系模型对3种叶轮内流场进行数值模拟,对叶轮的能量性能和叶片表面压力分布进行分析.结果表明:采用两段抛物线表示载荷沿轴面流线的分布规律是合理的,基于载荷分布的叶片三元反设计能有效控制叶片表面的压力分布特性;载荷峰值点越靠近导边,叶轮的扬程、功率和效率值越高;在设计流量工况,前载型叶轮与后载型叶轮的扬程、功率和效率的差别分别为18.30%,16.40%和2.01%;不同载荷分布时叶轮能量性能的差别随流量的增加而逐渐明显. 展开更多
关键词 混流泵 叶轮 载荷 分布规律 数值模拟
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