EFFECT OF TIP CLEARANCE ON PERFORMANCE AND FLOW FIELD OF SMALL SIZED HIGH SPEED CENTRIFUGAL FAN

A centrifugal fan with the high speed and compact dimensions is studied numerically and experimentally. The centrifugal fan consists of a shrouded impeller rotating at 34 000 r/min with a small tip clearance 0.7 mm to the fixed outer casing. Computational models with/without the tip clearance are built and the κ-ω shear stress transport （SST） turbulence model and the unstructured mesh are applied to the numerical simulation for unsteady solutions. The overall performance is measured on a standard experimental bench and the major flow feature of each component inside the centrifugal fan is numerically investigated. In the presence of the tip clearance due to the difference of static pressure between leading and trailing edges of the clearance, i. e. , leading and trailing edges of the impeller, a strong return flow exists inside the clearance passage and re-circulates the main stream inside the impeller passage, and produces the strong flow interaction, thus changing the flow field and influencing the overall performance.

采用分组模型的高比转速离心风机改进设计

为了提升某高比转速离心风机的气动性能,采用分组设计的方法,结合试验和数值模拟依次对原始风机的叶轮、蜗壳和集流器进行了改进设计。结果表明:叶轮前盘型线对高比转速离心风机的气动性能影响较大,仅对叶轮前盘型线改进设计后,风机的全压和效率分别提升了9.64%和8.91%;双圆弧叶片相较于单圆弧叶片具有更高的设计自由度,可实现对叶轮内部流动更加精细的控制,当双圆弧叶片的相对半径系数和相对叶片角系数分别取0.7和0.3时,全压效率值为87.43%;经过分组改进设计后的风机在设计工况下的全压和全压效率较原始风机分别提升了17.84%和12.79%,最高效率值为88.58%,内部流场得到优化,流动损失明显减小,性能得到全面提升。采用分组模型的改进设计方法可以有效地提升离心风机的气动性能,具有实际工程应用价值。

400 km/h高速列车受电弓多极子声源气动噪声特性研究

随着高速列车的运行速度不断增加,其产生的气动噪声呈现明显多声源特征,高速运动效应显著,四极子声源比例增加,对列车远场噪声的影响不容忽视。根据混合CAA方法,基于涡声理论和Lighthill声比拟方法,分析400 km/h受电弓结构周围流场与气动噪声、远场声传播特性,研究四极子声源对其声辐射的影响。结果表明:受电弓结构高速运动在近壁面产生的复杂涡运动是主要气动噪声源,涡结构主要集中在头部、底架和绝缘子处。受电弓高速运动产生的高湍流区域主要发生在主杆附近,导致体四极子声源加强,该区域部件表面流动分离,产生较强的湍流。四极子声源最大强度约为偶极子声源的0.4倍,其声场能量转化效率比偶极子声源低。受电弓近场最大总声压级为136 dB,远场声辐射沿不同方向的主频位于同一频带,频谱整体呈现多峰特征。400 km/h高速列车受电弓产生的气动噪声中,四极子声源能量占比达到38.3%。

CR400BF平台动车组高低速风机控制接触器故障问题分析及解决措施研究

结合原理分析、故障统计、原因分析、模拟试验,对CR400BF平台高低速风机控制接触器故障的原因进行了剖析,发现运用环境中侵入器件内部的灰尘毛絮和长期使用过程中触点表面产生的氧化、硫化是导致接触器偶发故障的主要原因。针对故障原因设计了系统匹配性、环境适应性更强的新型触点模块优化方案,并通过地面验证试验、装车验证试验,证明了其能够提升高低速风机控制接触器可靠性,降低故障率,为高低速风机控制接触器故障的解决提供了借鉴参考。

不同形式高速离心叶轮内部流动的数值模拟

为分析叶轮结构对于叶轮内部流动的影响,对8叶片的闭式和半开式两种形式低比转速高速离心复合叶轮进行研究。采用S-A湍流模型和雷诺时均N-S方程,对叶轮内部的流动进行三维紊流数值计算和分析,并对离心泵进行试验研究。数值计算结果表明,两种形式叶轮内部都存在回流,其中半开式叶轮内部的回流区域较少,液流在间隙里的相对流动大致为圆周方向;叶轮内部的静压力都是由叶片进口到出口逐渐升高,等静压曲线几乎是沿圆周方向,半开式叶轮叶片顶部的静压力低于相应位置根部的静压力,闭式叶轮出口的压力系数高于半开式叶轮。试验结果表明,半开式叶轮离心泵的效率较高,说明叶轮内部的回流是影响离心泵性能的重要因素。

低渗透储层可动剩余油核磁共振分析

针对有代表性密闭取芯岩芯平行样,分别进行油水饱和度和油水高速离心驱替实验核磁共振分析,定量获得储层目前剩余油饱和度、采出油相对量、可动油饱和度及驱油效率上限等参数,对比各参数建立储层可动剩余油饱和度核磁共振分析方法。研究表明,建立岩芯饱和油束缚水状态和水驱油的最佳离心力分别为2.250 MPa和0.220MPa,4个渗透率级别(≥50、[10,50)、[1,10)和<1 mD)储层采出油饱和度分别为23.49%、16.81%、8.70%和9.99%,可动油饱和度分别为50.34%、43.76%、29.67%和22.89%,可动剩余油饱和度分别为26.85%、26.95%、20.97%和12.90%,由于储层非均质性影响,大于10 mD储层采出油明显高于10 mD以下储层,但大于10 mD储层可动油饱和度较高,故可动剩余油饱和度也较高,小于1 mD的储层可动剩余油明显低于其他储层。

多翼离心风机噪声控制方案的优化研究

结合现有的经验理论,通过原型实验及CFD模拟,对多翼离心风机特性进行了研究。针对初始设计中噪声较高的问题,提出了十种改进方案,并用CFD方法进行了优化研究,进一步地对优选方案进行了实验验证,实验结果与模拟结果符合较好。

一种快前置放大电路的研制

简要介绍了研制的快前置放大电路,该电路是一个完全的直流放大器,具有较高的电压增益(Ar≥900),较快的上升沿(tr≤4ns),低噪声(等效输入噪声电压VN≤14μV),电路中引入贝塞尔滤波电路和反相求和电路,有效抑制了直流漂移,使电路具有极好的直流稳定性和增益稳定性,该电路主要适用于快探测器,如硅雪崩光电二极管探测器,也可用于加速器束流诊断系统,放大来自束流位置探针、相位探针的微弱信号。

基于流声耦合法的超低比转数离心泵空化特性研究

为研究离心泵不同空化状态下噪声特性的变化规律,以及空化的发展对水动力噪声的影响,首先以一台超低比转数离心泵为研究对象,搭建闭式试验台,基于泵产品测试系统及数据采集系统建立了离心泵空化噪声的试验测试系统,实现了泵性能参数和内场噪声信号的同步采集。其次,分别应用不同空化模型对模型泵空化性能曲线进行预测,并与试验值进行对比,选择合适的空化模型。在此基础上将整个空化过程划分为未空化阶段、空化初生阶段、特征空化阶段及严重空化阶段,结合声学边界元法将流场信息转化为声场信息,并通过比较各空化阶段噪声预测值与试验值相对误差,发现模拟信号与实际信号吻合度较高,充分验证了预测方法的可行性。最后,基于流声耦合法研究空化对内部声场的影响。研究发现:针对超低比转数离心泵空化,Zwart模型比Kunz模型具有更好的适用性。内场噪声信号随空化的发展变化规律比较复杂。在中低频段,由于空化对动静干涉的抑制作用,使得叶频及其倍频特征值离散分量声压级随空化的发展呈现逐渐下降趋势,而轴频分量呈现增大趋势;而高频宽频噪声随空化系数的降低呈现先缓慢减小、然后急剧上升的规律,逐渐将高频特征值分量淹没在宽频带中,高频段声压级的增高造成总声压级的升高。

微穿孔消声器在小型高速离心风机中的应用研究

小型高速离心风机的特点是体积紧凑、压力高、转速高,广泛应用于各类要求较高的特殊领域。在实际应用中,除了必须满足气动性能要求外,首要问题就是风机噪声控制,而小型高速离心风机与常规风机噪声特点又有所差别,以高频噪声为主。本文针对小型高速离心风机噪声特点,根据马大猷教授提出的微穿孔消声理论设计了风机进口微穿孔消声器,对该微穿孔板消声器的降噪效果进行了测试,试验结果表明该微穿孔消声器可以有效降低风机噪声。

岩心润湿性对核磁共振可动流体T_2截止值的影响

对有代表性的低渗透储层密闭取岩心平行样进行原始润湿和强亲水岩心的T2截止值核磁共振离心实验标定,并将实验结果进行比较,分析2种不同润湿性条件下T2截止值的差异及影响因素。研究表明：强亲水岩心的T2截止值比对应保持原始润湿性岩心的T2截止值普遍偏小,强亲水5块岩心实测T2截止值的分布范围为9.64~13.89 ms,平均值为12.58 ms;保持原始润湿性5块岩心实测T2截止值的分布范围为11.57~20.03 ms,平均值为16.33 ms。由于润湿性的影响,原始润湿岩心饱和水T2谱比对应的强亲水岩心T2谱偏右,T2几何平均值增大。岩心渗透率越大,含油性越好,岩石越亲油,则原始润湿岩心T2谱越偏右,T2几何平均值越大,导致T2截止值增大。岩心渗透率越小,岩石孔喉越细小,由于毛管力作用,原始润湿岩心束缚水饱和度更高,导致对应的T2截止值更大。

高速大功率电机高效率低噪声离心风扇的研究与设计

在YKK560-2/10kV/1000kW三相异步电动机离心式外风扇叶片设计中成功地应用了固定翼飞机机翼结构形状、轴流式风扇叶片和汽轮机叶片形状,从而设计出高效率、低噪声的新型离心式外风扇。

声学引导风洞高效低噪声风扇设计

运用任意涡风扇设计方法,进行声学引导风洞高效低噪声风扇设计。在设计过程中,通过调整叶片径向旋转系数分布优化叶片出口速度分布,通过合理匹配转子、定子数目及定子后掠角度来改善动静叶的干涉噪声。气动及声学性能试验表明,高效低噪声风扇设计点气动效率达到83.9%,相比引导风洞原风扇效率的73%有了明显的提高;高效低噪声风扇入口及出口噪声分别比原风扇入口及出口噪声低3dB(A)和2dB(A)。试验结果成功验证了任意涡设计方法在风扇气动及声学性能上的优越性。

大型离心式风机变工况调节中噪声特性的实验研究

目前大型电站使用的离心风机普遍存在噪声高的缺点,降低噪声已成为环保要求的迫切问题。针对G4-73No.8D大型离心式风机分别进行了出口节流调节、导流器调节和变速调节3种方式下的噪声特性实验研究,得到了变工况下的噪声特性曲线。实验表明,当流量减小时,出口节流调节下的噪声总体有所升高;导流器调节下的噪声总体呈小幅度的降低,但在某些导流器开度下噪声反而有所提高;变速调节下的噪声有大幅度的降低,噪声得到有效控制。从降低噪声和经济性方面考虑,变速调节的综合性能最优。

鄂尔多斯盆地陕北地区三叠系长7致密油赋存空间

基于鄂尔多斯盆地陕北地区三叠系延长组长7段致密油储集层密闭取心岩样,进行低温吸附、气驱水高速离心和核磁共振实验分析,定量研究致密油储集层原油赋存空间。岩心2.76 MPa离心力离心后毛细管束缚水T2（横向弛豫时间）谱与低温吸附实验得到的50 nm以下微孔隙分布均主要反映孔径小于50 nm的孔喉,两者具有很好的一致性,对比两者分布可计算将横向弛豫时间转换为孔喉半径的转换系数C,研究区15块岩心C平均值为5.80 nm/ms。将C值应用于密闭取心岩样核磁共振油相T2谱,得到研究区油相赋存最大孔隙半径为363~8 587 nm,平均3 195 nm,平均孔隙半径为50~316 nm,平均166 nm,主要孔隙半径为97~535 nm,平均288 nm,致密油主要赋存于纳米级孔隙内。

高速列车受电弓气动噪声降噪

基于Lighthill声学理论,采用宽频带噪声源模型、大涡模拟和Ffowcs Williams-Hawkings声学模型对某型高速列车气动噪声进行数值模拟,建立3节编组高速列车整车气动噪声模型,分析该型高速列车的主要气动噪声声源及远场气动噪声特性,并以受电弓为主要气动噪声源进行降噪研究,主要考虑受电弓的开/闭口方式、不同受电弓导流罩结构、受电弓导流罩不同安装位置等主要噪声源部位处的低噪声设计。基于以上分析,得到低噪声的高速列车受电弓结构,较原始高速列车其最大声压级减小3.1 dBA,达到低噪声设计目标。且通过风洞试验验证了所提出的高速列车气动噪声计算方法的有效性和正确性。

高效低噪声地铁风机气动设计及数值模拟

主要对地铁风机设计中的空气动力学特性进行研究。首先,对各型地铁风机的原理及设计特点进行了分析总结;其次,编写了高效低噪声地铁风机C语言设计程序,并设计了一款10号地铁风机;最后,对所设计的风机用CATIA建立三维模型,并用FLUENT软件进行数值模拟。数值模拟与程序设计比较结果显示,所使用的设计方法、编制的C语言设计程序以及所使用的数值模拟方法均是可靠的、实用的,可以用于地铁风机的实际设计中。

低比转数高速复合叶轮离心泵的优化设计分析

本文根据多年对低比转数高速复合叶轮离心泵的设计和实践，建立了其性能预测的数学模型，并在该模型的基础上提出了以效率为目标函数、以抗汽蚀性能和工作稳定性为约束条件的优化设计方法，对两台比转数为２１和４３的高速复合叶轮离心泵进行了试验验证，表明了本文提出的性能预测模型和优化设计方法是合理可行的．

低比转速低温高速离心泵复合叶轮的设计与工业应用

从叶轮流道相对速度分布导出了低比转速低温高速离心泵复合叶轮的设计原理，提出了复合叶轮的设计准则，并给出了叶片数的经验计算公式。按该准则设计的二台低比转速复合叶轮低温高速离心泵均取得了很好的性能指标。

旋转离心风机叶轮内两相流动的高速摄影研究

固体颗粒与叶栅的磨擦与碰撞，危及叶轮的可靠性和整体装置的稳定性。为研究风机内气固两相流动，利用自制的图象消转装置，拍摄了旋转风机内部固体颗粒相对于叶轮流道的相对运动轨迹的高速摄影照片，对旋转离心风机内颗粒运动特性、颗粒与叶片的碰撞过程及碰撞恢复特性进行了研究，分析了颗粒对叶片的冲蚀机理并指出改进设计思路。