单翼迷宫式滴灌带进出水口数、梯形流道齿数对抗堵塞性能的影响

【目的】研究进水口数、梯形流道齿数、出水口数对单翼迷宫式滴灌带抗堵塞性能的影响。【方法】采用物理试验、数值模拟、建立线性数学模型等方法,设计9组工况进行数值模拟,研究额定流量为1.8 L/h的单翼迷宫式滴灌带的水沙两相流流场,以及滴灌带不同进出水口数、梯形流道齿数对流态指数、流量系数的影响。【结果】SST k-ω两方程低雷诺数紊流模型更加适用于单翼迷宫式滴灌带流场的数值模拟;从进水口到梯形流道再到出水口,泥沙颗粒质量浓度逐渐变小;滴灌带第5进水口为主要进水口,第3出水口为主要出水口;进水口数、梯形流道齿数、出水口数对流态指数影响极小,对流量系数的影响显著性排序为梯形流道齿数>出水口数>进水口数;构建了流量系数与三因素之间的多元线性模型,该模型决定系数为0.987,精度较好。【结论】在梯形迷宫流道尺寸相同时,梯形流道齿数越少流道内部流速越大,更有利于泥沙颗粒排出流道。构建的流量系数与三因素的公式可实现出水口位置精准灌溉植物,合理利用土地资源。

并联循环泵站前池及吸水室整流优化

为溯源大型火电站循环泵顽固性振动原因,解决循环水泵振动问题,采用数值模拟方法研究水泵振动及水流道流场规律,提出了多种改善前池与吸水室不良流态的整流方案.采用雷诺时均N-S方程结合Realizable k-ε湍流模型,对原始工况和不同整流方案的水流流态进行Fluent三维数值模拟,分析并选择了合适的整流工程措施.模拟结果表明:弧形进水流道与矩形前池的不规范设计形成的高速水流区及贴壁偏流情况是造成循环泵振动的主要原因.为消除循环水泵的顽固性振动问题,在前池采用弧状均流板的整流措施后,整个前池、吸水室与喇叭口附近的流态均得到了较好的改善,前池高速水流区减少,吸水室贴壁偏流情况基本消失,喇叭口区域流态均匀,循环水泵进水条件优秀.现场试验证明:在实施整流措施后,明显消除了机组振动,提高了循环泵的运行效率.研究成果可为类似工程实例提供一定的理论指导和参考.

交错叶轮对双进口两级双吸离心泵压力脉动特性影响研究

为探究交错叶轮对双进口两级双吸离心泵过流部件压力脉动特性的影响,对同一水泵分别配置对称叶轮与交错叶轮作为对比方案,采用实验与数值模拟结合的方法开展研究,量化了吸水室、过渡流道及蜗壳在0.6Q、1.0Q、1.2Q三种典型工况下的压力脉动特性。结果表明:①在外特性方面,采用交错叶轮在各工况下的泵扬程与效率均高于采用对称叶轮,且1.0Q工况下可高出2%与3%;②在压力脉动特性方面,对于吸水室,各工况下交错叶轮对压力脉动的影响均较小,主频幅值相差不超过2%;对于过渡流道,各工况下交错叶轮对压力脉动均有抑制作用,如过渡流道隔舌处主频幅值较对称叶轮最高可降低13.5%;对于蜗壳,各工况下交错叶轮对压力脉动均有改善效果,如蜗壳隔舌主频幅值最高可削减31.9%。这一发现可为交错叶轮在双进口两级双吸离心泵中的应用提供参考。

汽车动力电池单体间冷板特性研究

以可充电三元体系动力电池为研究对象,对电池单体的散热性能进行数值模拟研究。通过研究传统的电池冷板冷却方式,设计提出电池单体间两种流道设计方案,通过对比A型和B型两种流道机构冷板,分析选定B型流道结构,并对冷板流道入口位置、冷却液流速和流道宽度进行了研究,发现50%乙二醇在入口流量为4g/s时从正极测流入电池温度更加均匀,散热效果好且能耗低,并发现在流道宽度对冷板散热效果影响甚微,综合考虑电池冷却系统质量和体积最终选择流道宽度为5mm。最后对冷板流道进行了优化,压降降低11.4%。仿真结果将为基于小通道冷板的电池热管理系统的设计提供参考。

中山市横栏镇九顷泵站进出水流道CFD优化分析设计

本文对排涝泵站的流道水力损失、水泵装置效率进行研究,研究主要集中于进、出水流道型式和设计参数影响的问题。根据原型泵主要设计参数,通过CFD技术建立数学模型,得到泵站内任意位置的流动细节如速度、压力、能量损失、压力脉动、湍动量和漩涡等,从而进行水泵装置的特性预测及性能优化。研究结果表明,九顷泵站优化设计的进、出水流道水流速度分布均匀,内部流态较为平稳,流道水力损失较小,可满足水泵高效运行的要求。进、出水流道布置型式及尺寸可供相近参数的立式轴流泵泵站工程设计参考。

改变进气通道结构提高离心压缩机进口导叶调节性能

改变离心压缩机的进气通道结构,以提高其进口导叶的调节性能。根据对预旋、阻力影响因素的定性分析,提出了增加导叶尾缘处当量预旋半径的改进思路。基于该思路设计了6种改进方案,并通过数值模拟对各方案的改进效果以及改进思路的合理性进行了验证。

寒山水库岸边式溢洪道进水渠导墙体型优化试验研究

进水渠作为溢洪道的重要组成部分,其内部水流流态对溢洪道泄流能力有重大影响。基于实际工程岸边式溢洪道模型,研究直线形、圆弧形、椭圆弧形导墙对进水渠内水流流态及闸室泄流能力影响,并通过改变导墙长短,分析导墙长度对其影响结果。试验结果表明:当岸边式进水渠临坝一侧未设置导墙时,靠近大坝闸孔内由于横流影响,出现剧烈旋滚现象,过流能力大大减小;在临坝一侧增设导墙后,由于横流消失,进闸水流流态有了较大改善,闸室泄流能力有不同程度提高,导墙长度越长对水流流态调整作用越明显;其中增设长短轴黄金分割比椭圆曲线导墙方案对进水渠水流流态的调整及溢洪道泄流能力提高最为明显。

微细平行流通道换热器流量均布性试验研究

以水为工质,用试验的方法研究了不同进出口结构和Re数下微细平行流通道内流体的流动,使用高速摄影系统拍摄,得到流体在Z型和U型微细通道内的流动情况,并通过Image-pro plus软件提取各通道流体的流速。结果表明:在试验涵盖Re数下,Z型和U型结构换热器流量分配均匀性随着Re数的减小而变好,其中Z型换热器的整体流量分配均匀性提高了约80.4%,U型换热器的整体流量分配均匀性提高了约64.3%;进出口结构对微细平行流通道的流量分配和压降有很大的影响,Z型换热器整体均匀性比U型换热器高约2%—44%,Z型换热器进出口压降比U型减小了约1.2%—19.9%。因此Z型换热器的综合性能更好。

25mm长柱塞短泵筒管式抽油泵的研制与应用

针对长庆油田超低渗区块低产井存在的泵排量大与单井产液量低不匹配的问题,以及25 mm实心柱塞抽油泵存在的结构复杂,油流通道曲折,泵筒加工难度大、成本高等问题,研制了25 mm长柱塞短泵筒管式抽油泵。该泵主要由泵筒总成、柱塞总成和进油阀总成3部分组成,采用长柱塞短泵筒,游动阀全部外置于柱塞上端的结构,解决了抽油泵柱塞开式阀罩断裂的问题。现场试验结果表明,该泵结构合理、可靠性高、易于加工,在日产液量小于2 m3的低产液井中使用该泵可提高泵效6.33%,同时还可以降低能耗,延长抽油泵的使用寿命。

进口结构对迷宫流道滴头性能影响的模拟研究

【目的】分析进口栅格结构对滴头性能的影响,为迷宫流道滴头的设计提供参考。【方法】应用计算流体力学CFD方法,对不同进口结构的滴头流道流场进行数值模拟,分析进口数目、进口宽度、进口高度和缓水区深度对滴头性能的影响。【结果】进口流量在不同进口栅格之间分配,距离迷宫流道越远的进口栅格流量越小,流量主要集中在靠近迷宫流道的几个进口栅格;在总进口栅格断面面积大于迷宫流道最小断面面积的情况下,不同进口栅格结构几乎对滴头流量没有影响,而对各进口栅格之间的流量分配影响较大;随着进口高度和缓水区深度的增加,不同进口之间流量和流速的分布更加均匀,低速区面积减小,可降低进口处泥沙沉积,提高滴头的抗堵塞性能;单纯增加进口数目并不能从根本上改善进口处的堵塞状况,片式滴头进口数目以3~5个为宜。【结论】进口栅格结构对滴头性能影响很大,应深入研究以优化滴头性能。

新建睢宁二站泵站进水流道施工中方案优选

睢宁二站是南水北调江苏东线工程最后实施的一个泵站。为实现安全、质量、工期及成本的有效控制,对该工程建设中的重点和难点部位——进水流道,进行了多方面的方案优选。对流道施工是一次成型还是预留后浇带进行分次浇筑,进行方案比较后,预防控制了流道典型异形部位容易产生裂缝问题;优化设计了进水流道层的作业流程及施工分层;重点对肘形流道模板是采用砖模还是木模,进行方案优化设计,解决了异形结构的模板问题。另外还在混凝土生产系统浇筑能力、泵管及布料点设置、流道混凝土温控及施工过程中的应急措施等方面,对混凝土浇筑方案进行了重点控制。通过分析实施效果各项指标统计,该工程达到甚至优于规范要求,取得了预期成效。

双进口两级双吸离心泵过渡流道压力脉动特性研究

双进口两级双吸离心泵的过渡流道由正流道、过桥段、反流道3部分组成,其中正流道为双蜗壳型式,反流道为带有导叶的双螺旋型式,过桥段连接正反流道呈现空间扭曲状。过渡流道与首级叶轮和次级叶轮均存在动静耦合关系,由此导致的动静干涉效应是引起压力脉动的主要根源之一。采用CFD方法对双进口两级双吸离心泵典型工况下的三维非定常流场进行了研究,对过渡流道压力脉动机理进行了分析。研究发现,正流道内的静压分布与其双蜗壳型式密切相关,在所有工况下均呈180°对称分布,压力脉动主频均为叶片通过频率,最大脉动幅值均出现在隔舌附近;小流量工况下,隔舌处压力脉动主频幅值明显高于设计工况,约为设计工况的180%。在过桥段中,所有工况下压力脉动主频均为叶片通过频率,设计工况下,沿着流动方向,内壁面进口处的压力脉动主频幅值达到最大,外壁面主频脉动幅值变化沿流动方向有增加的趋势;在反流道中,设计工况下压力脉动主频为叶片通过频率,幅值沿着流动方向逐渐增加,出口处主频的脉动幅值约为进口处的110%;小流量工况下,反流道导叶附近存在低频成分,且在导叶周围发现具有周期性的漩涡。

污水处理厂沉淀池中的异重流

周边进水周边出水沉淀池具有表面负荷大、容积利用率高的特点。如何设计沉淀池的直径、配水槽孔口的大小与布置,使之达到配水均匀、提高容积利用率,是当前设计者所关心的问题。本文通过模型试验,探讨了沉淀池中异重流形成的主要原因及其运动规律,并总结出沉淀池中异重流环流半径的经验公式,可供设计者参考。

MPC轴流管壳式换热器的壳程局部传热性能

对一种具有并流多通道进出口结构(MPC)的轴流管壳式换热器的壳程局部传热性能进行实验研究,分别在有壳程进口段分布挡板与无分布挡板的情况下,探讨了进口段局部表面传质努塞尔数的分布、局部平均表面努塞尔数与管束位置及雷诺数的关系,分析了进口段和换热器整体的平均传质努塞尔数与雷诺数的变化关系,揭示了壳程进口段的局部表面努塞尔数的分布规律,并进行了机理分析.研究结果表明,分布挡板能够有效促进壳程流场的分布,提高换热器壳程的整体传热性能.

矩形窄缝通道内汽泡脱离直径可视化研究

以去离子水为介质,研究热流密度、入口过冷度和质量流速等热工参数对矩形通道内汽泡脱离直径的影响。主要参数如下:主流流体流动方向分别为竖直向上和纵倾45o,压力为0.16 MPa,质量流速G=300~700 kg/(m2.s),热流密度q=27.6~228.3 kW/m2,入口过冷度ΔTsub=20~40℃。研究发现,热流密度和入口过冷度对汽泡脱离直径的影响不明显;随着质量流速的增大,汽泡脱离直径明显减小。

侧槽式溢洪道进口水流条件优化数值模拟

为改善实际工程中侧槽式溢洪道的水流形态,以某实际水库工程为例,结合物理模型试验,通过数值模拟,比较了溢洪道进口侧边结构采用局部削坡、弧形垂直翼墙、变坡翼墙等方案,通过观察进口水流流态、流速、漩涡、紊动能及水面变化等水力学特征,发现采用弧形垂直翼墙的方案可减缓进口的不利流态,达到进口水流平稳的目的,可为类似工程提供参考。

金口泵站引水渠道流态整治研究

通过对湖北金口泵站侧向引水渠道现在的水流流态进行研究 ,找出了其对泵站机组产生不利影响的原因 ,并通过数值模拟 ,提出了有关工程措施 ,使泵站口门处的水流流态得到改善 ,同时也为其他侧向引水渠道泵站口门处流动状态紊乱亟待改善的工程提供了一个具有参考价值的实例 。

方形圆弧角养殖池进水结构对流场影响的试验研究

为研究方形圆弧角养殖池进水结构对池内流场的影响,本文结合实际工厂化循环水养殖池尺寸参数设计了单通道排污的养殖池物理模型试验系统,利用声学多普勒流速仪对试验布点进行测量,对进水方式(单管、双管间隔式、双管相邻式进水)、水体日循环次数(60~120次/d)、进水管入射角度(0~90°)参数开展试验研究,分析了养殖池内流场在不同水力驱动模式下的变化规律。结果表明:进水结构对养殖池流场分布有显著影响,其中单管弧壁、对弧双管进水时池内水体平均流速较高;水体日循环次数较多时,流场速度从池壁到池中心总体呈现先减小后增大的趋势,池内水体平均流速与水体日循环次数之间呈非线性增长关系;采用单管弧壁和对弧双管进水,进水管入射角度为0~90°时,随进水角度的增加,池内水体平均流速呈先升高后降低趋势。研究表明,单管弧壁、对弧双管两种进水位置均可用于方形圆弧角养殖池的设计,两种进水方式进水管入射角度为50°时池内水体平均流速最高,且随着水体日循环次数的增加池内流场效果越好,本研究结果可为工厂化循环水方形圆弧角养殖池的设计提供理论依据和优选设计参数。

气液混输下侧流道泵内压力脉动特性研究

侧流道泵是一种新型超低比转速泵,因其具有小流量、高扬程、可自吸和气液混输等优点,近年来广泛应用于化工、汽车、医药工业和油气开采等领域。由于侧流道泵内部流动复杂、湍流强度极大,势必会产生较强的压力脉动,造成侧流道泵性能降低和运行不稳定,这种影响在气液混输时更为严重。基于MUSIG模型,对不同含气率下侧流道泵内部流动进行数值计算,并对气液混输工况下侧流道泵压力脉动特性进行研究分析。结果表明:MUSIG模型可适用于侧流道泵气液混输数值计算;少量通气有助于改善侧流道泵内绝大部分区域流态,但会导致轴向间隙处出现严重的压力脉动,这也是侧流道泵气液混输时运行不稳定的主要因素;低进口含气率(IGVF)下,压力脉动主频与含气量无关,始终等于轴频的整数倍;叶轮内压力脉动幅值始终大于侧流道的压力脉动幅值。该研究为气液混输工况下侧流道泵的优化设计提供基础依据,具有重要的工程应用价值。

矩形窄缝通道入口堵流的PIV实验研究

板式燃料元件堆芯结构紧凑,传热效率高,但燃料板间窄缝通道易发生堵塞事故,造成局部传热欠佳。针对矩形窄缝通道入口堵流,利用粒子图像测速技术(PIV)开展常温常压不同雷诺数下(2400~9600)25%堵塞份额的流场测量实验。分析堵塞体下游时均速度场、涡量场、脉动速度场,探讨入口堵流对窄缝通道内流场特性的影响和雷诺数效应。研究发现,入口堵流下游流场可分为主流区、剪切层、回流区、低速区、再附区、恢复区。与主流区相比,其他区域流速低,剪切流动在回流区内产生一对漩涡,再附区后流动逐渐趋向于稳定,高湍流脉动速度与高雷诺剪切应力主要分布于剪切层和漩涡中,流动雷诺数效应显著,随着雷诺数增大,回流区、低速区高湍流强度区域面积增大,再附区、再发展区向下游移动。