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Performance Prediction of an Optimized Centrifugal Pump with High Efficiency
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作者 Yuqin Wang Luxiang Zhou +1 位作者 Mengle Han Lixiang Shen 《Fluid Dynamics & Materials Processing》 EI 2023年第9期2215-2228,共14页
The main structural parameters of the IR100-80-100A type chemical centrifugal pump have been optimized by means of an orthogonal test approach.The centrifugal pump has been modeled using the CFturbo software,and 16 se... The main structural parameters of the IR100-80-100A type chemical centrifugal pump have been optimized by means of an orthogonal test approach.The centrifugal pump has been modeled using the CFturbo software,and 16 sets of orthogonal-test schemes have been defined on the basis of 4 parameters,namely,the blade number,blade outlet angle,impeller outlet diameter,and impeller outlet width.Such analysis has been used to determine the influence of each index parameter on the pump working efficiency and identify a set of optimal combinations of such parameters.The internalflowfield in the centrifugal pump has been simulated by using the PumLinx software.These numerical results have shown that,compared with the prototype pump,the outlet pressure and shaft power of the optimized pump can be significantly reduced,and the pump working efficiency can be improved by 5.59%.In the present study,some arguments are also provided to demonstrate that,with respect to other optimization methods,the orthogonal test approach is more convenient,and requires less test times. 展开更多
关键词 Centrifugal pump structural design work efficiency internal flow field simulation impeller
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深井离心泵叶轮出口边斜度对水力性能的影响 被引量:8
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作者 丛小青 杨明 +1 位作者 陆伟刚 陈冠男 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2014年第3期214-219,共6页
多级深井离心泵在机井内工作,其外径受井径的限制,最大流量也受限制.为了提高泵的水力效率,最大限度增大其单级扬程,以100QJ10型深井泵为例,建立连续方程、动量方程,并采用标准k-ε双方程湍流模型,应用全隐式多网格耦合算法,对5种叶轮... 多级深井离心泵在机井内工作,其外径受井径的限制,最大流量也受限制.为了提高泵的水力效率,最大限度增大其单级扬程,以100QJ10型深井泵为例,建立连续方程、动量方程,并采用标准k-ε双方程湍流模型,应用全隐式多网格耦合算法,对5种叶轮出口边斜度10°,15°,20°,25°,30°进行全流道内部流场的三维不可压缩稳态黏性湍流流场的数值模拟,并比较分析其在相同工况下的水力性能、内部流场湍动能、速度场、压力分布等,寻找最优的叶轮出口边斜度.研究结果表明:随着斜切角度的增大,泵的效率和单级扬程呈现出先增大后减小的趋势,其单级扬程在较小的叶轮斜切角时最高,水泵效率在较大的叶轮斜切角时最高;综合分析,20°被认为综合性能指标最优叶轮出口斜度.计算结果与样机试验结果基本吻合,新研制的100QJ10的多级深井离心泵效率为58.9%,比同类产品效率高出5.9%. 展开更多
关键词 深井离心泵 水力设计 叶轮出口边 内部流场
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基于CFD的高温减压塔底泵次级叶轮优化设计 被引量:3
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作者 胡敬宁 刘三华 +2 位作者 江伟 黄铭科 张丽 《排灌机械工程学报》 EI 2010年第2期127-131,共5页
运用Fluent软件,利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行数值离散,采用标准k-ε湍流模型及SIMPLEC算法进行求解,对9组由不同出口宽度的次级叶轮与不同喉部面积的蜗壳所组合成的高温减压塔底泵的次级内部流场进行了数值模拟与性... 运用Fluent软件,利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行数值离散,采用标准k-ε湍流模型及SIMPLEC算法进行求解,对9组由不同出口宽度的次级叶轮与不同喉部面积的蜗壳所组合成的高温减压塔底泵的次级内部流场进行了数值模拟与性能预测,基于预测结果绘制了性能曲线,并分析了叶轮出口宽度与蜗壳喉部面积对性能的影响.分析结果表明:随着喉部面积的增大,蜗壳进口宽度增大,小流量区蜗壳中更易产生回流,致使扬程降低,高效区向大流量偏移;增大叶轮出口宽度,可扩大高效范围.分析结果为高温减压塔底泵次级叶轮的优化设计提供了参考,选择C-b组合为最终优选方案. 展开更多
关键词 高温减压塔底泵 次级叶轮 内部流场 数值模拟 性能预测
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旋喷泵叶轮内部流动的全三维数值模拟 被引量:8
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作者 邹雪莲 陈红勋 《排灌机械》 2004年第2期1-4,11,共5页
文章分析了旋喷泵叶轮流道的物理模型,建立了流道内部流动解析的数学模型,自行开发软件对旋喷泵叶轮流道内部流动进行了全三维势流分析,计算了叶轮产生的理论扬程,同时应用工具软件Fluent对叶轮内部流动进行了计算。通过对两种方法的计... 文章分析了旋喷泵叶轮流道的物理模型,建立了流道内部流动解析的数学模型,自行开发软件对旋喷泵叶轮流道内部流动进行了全三维势流分析,计算了叶轮产生的理论扬程,同时应用工具软件Fluent对叶轮内部流动进行了计算。通过对两种方法的计算结果进行比较,证明了该计算方法的可行性。 展开更多
关键词 旋喷泵 叶轮 数值模拟 内部流动 数学模型
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不同结构导流体对混流式核主泵水力性能的影响 被引量:1
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作者 杨敏官 周志伟 +2 位作者 高波 倪丹 李玉婷 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1250-1255,共6页
为研究混流式核主泵内部流动情况,提高核主泵的水力效率,对不同结构导流体的混流式核主泵水力模型的三维湍流流场进行了数值模拟,研究导流体结构对混流式核主泵模型水力性能的影响。结果表明:对于只加导流环、导叶叶片对称布置的导流体... 为研究混流式核主泵内部流动情况,提高核主泵的水力效率,对不同结构导流体的混流式核主泵水力模型的三维湍流流场进行了数值模拟,研究导流体结构对混流式核主泵模型水力性能的影响。结果表明:对于只加导流环、导叶叶片对称布置的导流体模型泵,当导流环方案为L=15 mm、θ=15°时,模型泵水力效率值最高;对于不加导流环、导叶叶片非对称布置的导流体模型泵,当γ1取24°时,模型泵水力效率值最高;对于加导流环、导叶叶片非对称布置的导流体模型泵,当导流环方案:L=15 mm、θ=15°、导叶叶片布置方案γ1=24°时,模型泵水力效率值最高。研究结果揭示了不同结构导流体对核主泵模型泵内部流场的影响规律,为高效水力模型优化设计提供参考。 展开更多
关键词 核主泵 混流叶轮 导流体 内部流动 水力性能
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大型双吸离心泵内流场的数值模拟与性能预估 被引量:3
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作者 徐存东 南瑞芳 +2 位作者 谢利云 王亚楠 魏怀东 《人民黄河》 CAS 北大核心 2014年第5期126-129,共4页
针对高扬程大流量的大型双吸离心泵的汽蚀问题进行了数值模拟。依据k-ε紊流模型加壁面函数法对叶轮内的三维紊流流动进行数值计算与分析,采用雷诺时均Navier-Stokes方程进行模拟并通过压力耦合方程组的半隐式方法进行求解。利用FLUENT... 针对高扬程大流量的大型双吸离心泵的汽蚀问题进行了数值模拟。依据k-ε紊流模型加壁面函数法对叶轮内的三维紊流流动进行数值计算与分析,采用雷诺时均Navier-Stokes方程进行模拟并通过压力耦合方程组的半隐式方法进行求解。利用FLUENT软件模拟得到叶片流速分布、压力分布及全流道流线分布图,分析出离心泵叶轮通道内的流动规律,并将模拟结果与试验值进行对比,可知在设计工况点时相对误差最小,扬程相对误差为1.75%,效率相对误差为2.27%。结果表明:利用计算流体动力学进行三维紊流数值模拟可以反映大型双吸离心水泵内部真实流动,效率的变化趋势符合离心泵工作特性的一般规律,模拟结果与试验结果一致。 展开更多
关键词 大型双吸离心泵 叶轮 内部流态 三维紊流 数值计算
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低比转速离心泵内部流场数值模拟 被引量:6
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作者 史佩琦 崔宝玲 +1 位作者 陈洁达 黄达钢 《浙江理工大学学报(自然科学版)》 2012年第4期575-579,共5页
采用三维定常雷诺时均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型,对复合叶轮离心泵内部三维流场进行整机定常数值模拟,得到了复合叶轮离心泵内部流场的速度分布和压力分布。分析在不同流量点下复合叶轮和蜗壳内部流场,揭示离心泵内... 采用三维定常雷诺时均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型,对复合叶轮离心泵内部三维流场进行整机定常数值模拟,得到了复合叶轮离心泵内部流场的速度分布和压力分布。分析在不同流量点下复合叶轮和蜗壳内部流场,揭示离心泵内部的重要流动特征,证实了过流部件间相互作用引起的离心泵内部流场的不对称性。数值模拟结果表明,复合叶轮离心泵的整机数值模拟分析能够较准确地预测出离心泵内部的流场结构及性能参数。 展开更多
关键词 低比转速 离心泵 复合叶轮 内部流场 数值模拟
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叶轮倾斜出口对长轴消防泵内流特性的影响 被引量:3
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作者 张金凤 金成明 +3 位作者 杨志军 施卫东 宋海勤 赖良庆 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第11期1081-1088,1096,共9页
以XB4.3/240-300LC型立式长轴消防泵为研究对象,在保证叶片包角、进出口安放角、叶轮出口宽度、叶轮出口中间位置到叶轮进口轴向距离以及到旋转轴的径向距离、出口过流断面面积、叶片进口边与前盖板流线交点的径向坐标值均不变的条件下... 以XB4.3/240-300LC型立式长轴消防泵为研究对象,在保证叶片包角、进出口安放角、叶轮出口宽度、叶轮出口中间位置到叶轮进口轴向距离以及到旋转轴的径向距离、出口过流断面面积、叶片进口边与前盖板流线交点的径向坐标值均不变的条件下,通过改变叶轮出口倾斜角度设计多种叶轮方案,采用SST湍流模型,对不同方案进行数值模拟和内部流场分析,以寻求泵水力性能最优的叶轮出口倾斜角度.研究结果表明:改变叶轮出口倾斜角度,泵扬程和效率在小流量工况下提升幅度较小,而在大流量工况下,提升幅度相对较大;当叶轮倾斜角度为15°时,泵扬程和效率出现峰值,继续增大倾斜角度,两者反而下降,则倾斜角度为15°视为最优叶轮出口倾斜角度,此时泵扬程和效率相对原始方案分别提高5.95%和1.19%;叶轮出口处绝对速度圆周分量和径向分量在大流量工况下分布有较好的一致性,叶轮出口倾斜角度对其影响较小,而在小流量工况下,各方案的绝对速度分量在流道内分布规律较差;叶轮倾斜出口对环形空间及空间导叶内部湍动能分布有较大影响. 展开更多
关键词 长轴消防泵 水力设计 叶轮出口倾斜角 内流特性 数值模拟
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混流泵内部流动的试验研究
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作者 卢金玲 郭鹏程 +2 位作者 冯建军 邓佳 罗兴锜 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2014年第2期119-124,共6页
混流泵叶轮内流动性能直接影响整台泵的外部性能.为了探讨混流泵叶轮内部的流动机理,设计了透明蜗壳,加工了1套半开式混流叶轮,建立了混流泵试验系统并利用PIV对其在不同流量工况下叶轮内部的流动性能进行了试验测试.通过对叶轮流道内... 混流泵叶轮内流动性能直接影响整台泵的外部性能.为了探讨混流泵叶轮内部的流动机理,设计了透明蜗壳,加工了1套半开式混流叶轮,建立了混流泵试验系统并利用PIV对其在不同流量工况下叶轮内部的流动性能进行了试验测试.通过对叶轮流道内的时均相对速度分析后发现,在设计流量工况下压力面附近相对速度从进口到出口先减小后增大,吸力面附近的相对速度先增大后逐渐减小.在叶轮出口处沿叶片高度方向的相对速度靠近压力面附近变化不大,靠近吸力面附近从叶根到叶顶逐渐降低,相对流速最小值出现在吸力面叶顶附近.在小流量工况下,流道中部叶高截面至叶顶的区域内会出现回流现象.同时还研究了不对称形状的蜗壳对叶轮内部流动的影响,对叶轮相对蜗壳不同位置流道内的流动进行了测试,发现相对蜗壳不同位置流道内的相对流速的分布趋势基本相同. 展开更多
关键词 混流泵 内部流动 叶轮 PIV
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超低比转速复合式离心泵内部流动特性分析 被引量:1
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作者 李祥阳 曹鹏 +3 位作者 晁文雄 刘书岩 陶佳欣 郗艺婷 《液压与气动》 北大核心 2022年第1期31-40,共10页
为研究超低比转速复合式离心泵内部流动特性,以一台比转速为16、半开式复合叶轮离心泵为研究对象,应用ANSYS-Fluent19R1软件对模型泵进行三维全流场数值模拟计算,得出泵内部流场及作用在叶轮、蜗壳上的径向力分布规律。结果表明:在不同... 为研究超低比转速复合式离心泵内部流动特性,以一台比转速为16、半开式复合叶轮离心泵为研究对象,应用ANSYS-Fluent19R1软件对模型泵进行三维全流场数值模拟计算,得出泵内部流场及作用在叶轮、蜗壳上的径向力分布规律。结果表明:在不同流量工况下,随着流量的增加,在隔舌附近出现较大的压力梯度;在长叶片与短叶片相间隔流道内低速区面积较大、叶轮出口处分布较多的旋涡;当流量从0.2倍增加至1.8倍额定流量时,作用在蜗壳上的径向力幅值逐渐减小,作用在叶轮上的径向力幅值先减小后增加,在1.0倍额定流量时径向力幅值达到最小,而后增大。为超低比转速复合式离心泵的设计优化提供参考。 展开更多
关键词 超低比转速离心泵 复合式叶轮 数值模拟 内部流动特性 径向力
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离心叶轮的叶片数效应研究
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作者 彭坜 刘小兵 +1 位作者 严敬 罗丽 《人民长江》 北大核心 2017年第8期79-83,共5页
叶轮叶片数是离心叶轮的一个重要结构参数,对叶轮外特性与内流场特征都有着直接的影响。利用计算流体动力学软件,生成了叶片数分别为5和6的2个叶轮,然后在相同工况下,计算了这2个叶轮的内外力学性能;通过对2个叶轮的流量-扬程、流量-效... 叶轮叶片数是离心叶轮的一个重要结构参数,对叶轮外特性与内流场特征都有着直接的影响。利用计算流体动力学软件,生成了叶片数分别为5和6的2个叶轮,然后在相同工况下,计算了这2个叶轮的内外力学性能;通过对2个叶轮的流量-扬程、流量-效率曲线及叶轮内压力、相对速度进行比较,分析了不同叶片数对叶轮性能产生的影响及其成因。比较分析结果有助于设计人员深入了解不同叶片数叶轮的不同流动机理,并可为他们在设计实践中正确选用叶片数提供参考。 展开更多
关键词 离心叶轮 叶片数 泵的外特性 内流场 数值模拟
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叶片形式对串并联泵内部流场及压力脉动的影响
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作者 石海峡 邹文鹏 +1 位作者 李跃 黄鑫 《中国农村水利水电》 北大核心 2018年第5期189-195,共7页
串并联离心泵的水力性能的提高及减振降噪一直是重要的研究方向,泵中的水力部件叶片作为给流体输送能量实现能量转化的动力部件对其性能起到决定性作用。设计了扭曲叶片和分流式叶片与原先使用的原型叶片进行比较,通过数值模拟研究不同... 串并联离心泵的水力性能的提高及减振降噪一直是重要的研究方向,泵中的水力部件叶片作为给流体输送能量实现能量转化的动力部件对其性能起到决定性作用。设计了扭曲叶片和分流式叶片与原先使用的原型叶片进行比较,通过数值模拟研究不同叶片形式对串并联离心泵水力性能及压力脉动特性的影响,发现不同叶片形式对串并联泵水力特性、压力脉动影响明显。扭曲叶片内部流场均匀稳定,扬程、效率高,水力特性优于其他两种形式,分流式叶片的压力脉动峰值数量更少、波动幅度更低,对流场振动特性改善明显。 展开更多
关键词 串并联泵 内部流场 压力脉动 叶片形式
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小流量工况下蜗壳式混流泵内部流动数值解析
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作者 陈鹏 梁肇威 +2 位作者 张潇雨 杨潇逸 陈宇杰 《人民珠江》 2018年第4期45-48,80,共5页
为了探索蜗壳式混流泵在小流量工况下的流动特性,基于RNG k-ε湍流模型对一台比转速为585的双蜗壳混流泵进行数值计算,并预测了其外特性,利用外特性试验验证了数值计算方法的可靠性,结果表明:小流量工况下叶轮进口处无法满足无撞击入流... 为了探索蜗壳式混流泵在小流量工况下的流动特性,基于RNG k-ε湍流模型对一台比转速为585的双蜗壳混流泵进行数值计算,并预测了其外特性,利用外特性试验验证了数值计算方法的可靠性,结果表明:小流量工况下叶轮进口处无法满足无撞击入流,流体质点不断冲叶片压力面前缘,导致该部位存在一个局部高速低压区域;0.6Qd工况下,叶轮进口截面位置产生明显的涡核,此时泵内部无法满足无预旋入流;设计工况下蜗壳截面上流线光滑平顺,随着流量不断减小至0.6Q_d工况,隔舌部位、蜗壳隔板进口处以及蜗壳出口部位产生3处明显的漩涡,同时这3个部位的湍动能明显高于其他部位;蜗壳隔板内侧的湍动能明显大于隔板外侧,蜗壳内部流线图中的漩涡均发生在隔板内测,从而说明隔板内侧流动的不稳定性较大。 展开更多
关键词 混流泵 小流量 内部流动 叶轮 蜗壳
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低比转速泵叶轮流道内部流动的PIV试验 被引量:15
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作者 邵春雷 顾伯勤 +1 位作者 黄星路 周剑锋 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2091-2096,共6页
介绍了粒子图像测速仪(PIV)、泵试验装置和试验方案.采用PIV技术,对3种流量下叶轮流道内部3个不同测量平面上的流动进行了试验研究,获得了速度矢量分布.探讨了速度分布沿叶轮周向和轴向的变化规律以及流量对速度分布的影响.结果表明,随... 介绍了粒子图像测速仪(PIV)、泵试验装置和试验方案.采用PIV技术,对3种流量下叶轮流道内部3个不同测量平面上的流动进行了试验研究,获得了速度矢量分布.探讨了速度分布沿叶轮周向和轴向的变化规律以及流量对速度分布的影响.结果表明,随着流量的减小,吸力面速度略有减小,压力面速度变化较为明显,当流量达到额定流量的0.6倍时,在压力面附近存在回流现象;在叶轮出口处,流量对相对速度方向没有明显影响;叶轮流道内部速度沿轴向分布均匀,绝对速度沿半径方向呈增加趋势,无量纲绝对速度的周向分量vu/v从压力面到吸力面呈下降趋势,且随流量的减小而增大.研究结果为叶轮设计以及离心泵内部流动的试验研究提供了借鉴. 展开更多
关键词 叶轮 粒子图像测速仪 内部流动 离心泵 低比转速
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低比转数离心泵内流场的PIV试验研究 被引量:1
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作者 马皓晨 代翠 +1 位作者 董亮 杨洪镔 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期82-86,共5页
为了揭示低比转数离心泵内部流动特征,采用粒子图像测试(PIV)技术对3个工况6个不同相位离心泵内的流动情况进行了试验研究,获得了泵内的动压及速度矢量的分布情况.试验结果表明:设计工况下,不同相位叶轮各流道内的动压分布基本一致,且... 为了揭示低比转数离心泵内部流动特征,采用粒子图像测试(PIV)技术对3个工况6个不同相位离心泵内的流动情况进行了试验研究,获得了泵内的动压及速度矢量的分布情况.试验结果表明:设计工况下,不同相位叶轮各流道内的动压分布基本一致,且随着半径的增加,动压值也有所增加;在t=0和t=2T/6相位,相位不同工况w/u比值的最大值靠近吸力面处,而在t=4T/6相位,最大值出现在流道中间区域,这说明隔舌对于流道内的速度分布有较大影响;随着流量的增加,蜗壳内的绝对速度也随之增加,在同一工况的不同相位,蜗壳内的速度基本相同. 展开更多
关键词 低比转数离心泵 粒子图像测速 叶轮 流场分析 非定常流 内部流动特性
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