低风阻流线型导风板对自然通风湿式冷却塔的性能影响

为改善冷却塔雨区流场结构,进一步增大通风量,在已有平板型导风板基础上,提出一种布置在雨区的低风阻流线型导风板。设计工况下,以常规冷却塔和在各高度布置平板型导风板的改造塔为参考对象,分析5种不同布置高度(1/6、1/3、1/2、2/3、5/6进风高度)下低风阻流线型导风板对整塔通风量、塔内流场结构和温度分布等参数的影响。结果表明:随着导风板布置高度的升高,塔内各区域的空气分配发生了变化,对内区填料换热产生了明显影响,使整塔冷却性能呈现出先提升后下降的趋势;在进风口高度2/3处布置流线型导风板时,通风量增量与填料区底部平均温度减量达到最优值,冷却塔性能改善效果最佳,此时相较于常规冷却塔,循环水温降相对增长2.65%,通风量相对增长2.78%。此外,相较于最佳布置高度的平板型导风板,采用低风阻流线型导风板改造后循环水温降相对增长1.2%。

诱导轮内流场数值计算及汽蚀特性分析

为得到诱导轮内部的速度场、压力场及湍流场的分布规律,在基于SIMPLEC算法上,采用了雷诺时均Navier-Stokes方程(简称N-S方程)控制方程和修正了的k-ε湍流模型,对两种结构参数的双叶片诱导轮进行了内部三维不可压湍流流动数值计算。计算结果表明诱导轮最容易发生汽蚀破坏的位置在进口外缘处,计算结果还表明增加诱导轮叶片轴向距离及导程有利于提高诱导轮的汽蚀特性。同时进行了不带诱导轮和带两种结构参数诱导轮的离心泵的外特性试验,试验结果表明离心泵在没有诱导轮的情况下较易发生汽蚀,而增加诱导轮能够明显改善离心泵的汽蚀性能,诱导轮的导程、叶片轴向长度、及其叶尖包角几何参数值等几何参数对汽蚀性能有较大影响。结合流场数值计算结果和试验研究结果,证实了通过增加轴向距离和导程等合理改变结构参数可提高诱导轮的汽蚀性能。

提高氧泵诱导轮汽蚀性能的方法研究

利用计算流体力学(CFD)技术对某氧泵诱导轮进行了入口壳体开槽的汽蚀性能的研究,分析和采用了双圆弧进口方案.在流场计算研究中,分析了无汽蚀条件下叶片前缘的负荷,然后进行了诱导轮汽蚀性能的计算.流场计算结果表明,采用的改进方案在保证扬程和效率基本不变的情况下,能够很大程度上降低叶片前缘负荷,提高诱导轮汽蚀性能.

基于流场数值模拟的磁力驱动冷凝泵入口流动分析

为了提高磁力驱动冷凝泵的抗汽蚀性能,在泵叶轮入口处配置了变螺距诱导轮,并建立了吸入口配置变螺距诱导轮和未配置变螺距诱导轮的两种模型。采用Fluent软件对磁力驱动冷凝泵内流场进行数值模拟,给出了其内部压力分布以及粒子流动迹线图。通过两组数据的比较,得到了内部流场的主要特征。模拟结果表明,磁力驱动冷凝泵吸入口配置变螺距诱导轮可以有效提高抗汽蚀性能。

等螺距诱导轮的螺距变化对离心泵汽蚀性能的影响

为了研究等螺距诱导轮的螺距变化对离心泵扬程、效率及汽蚀性能的影响,基于连续性方程、雷诺时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,对一多级离心泵在设计工况下进行数值模拟.选择螺距为44.2、33.2、30.0、24.9mm四种诱导轮方案,分别进行数值模拟,得出螺距对诱导轮扬程、效率及泵外特性和汽蚀性能的影响规律及原因.结果表明:减小诱导轮螺距可以降低诱导轮和泵的扬程,但当螺距过小时,其沿程及入口冲击等流动损失大幅增加,导致诱导轮不产生扬程而仅仅成为阻力部件.增大螺距,诱导轮扬程增大,而过高诱导轮扬程会降低泵的效率.另外,在一定范围内增大诱导轮螺距,可降低泵的必需汽蚀余量,提高泵的抗汽蚀性能;44.2、33.2、30.0mm螺距诱导轮泵的必需汽蚀余量分别为0.87、1.05、1.33.与30.0mm螺距诱导轮方案相比,螺距增大10.7%,泵必需汽蚀余量降低21%;螺距增大47.3%,泵必需汽蚀余量降低35.6%.在一定范围内,减小螺距,可提高诱导轮自身的抗汽蚀性能.

变螺距诱导轮对高速离心泵性能及流场的影响研究

为了定量研究诱导轮对高速离心泵内部流场和性能的影响,分别对有诱导轮和无诱导轮的高速离心泵进行三维非定常全流道数值模拟,并获得其压力脉动特性和作用在叶轮上的径向力分布。通过对比分析发现诱导轮产生的扬程提高了叶轮进口压力,从而提升泵的抗汽蚀性能并且能增大泵的扬程,但对效率有一定影响。模拟结果还表明,有、无诱导轮的高速离心泵内压力脉动均主要是由于叶轮和蜗壳动静干涉产生,且主频与叶频相一致,加装诱导轮对泵内的压力脉动频率分布影响较小,幅值在小流量下有所增大而设计流量和大流量下则有所降低。加装诱导轮之后,设计工况和小流量下叶轮受到的径向力的均值与最大值都比无诱导轮模型泵稍大,其中设计工况下均值和最大值分别增大15.13%和18.4%。

诱导轮空化流场数值计算及实验研究

诱导轮是一种经过特殊设计的轴流泵叶轮,在航天运载系统和能源领域中有广泛的应用。诱导轮的抽吸性能很大程度上受流场空化的影响。涡轮泵的外特性参数与诱导轮内空化密切相关,诱导轮内空化的产生及变化是涡轮泵扬程下降的根源所在。以某低温液体火箭发动机诱导轮为研究对象,采用数值计算和可视化试验手段揭示了诱导轮内空化产生和变化的规律,及其与涡轮泵外特性参数的对应关系,从微观角度解释了诱导轮内空化模式与涡轮泵宏观外特性曲线的定量对应关系。对空化流场的数值计算方法和可视化试验台的搭建及测试手段进行了详细的介绍,数值计算结果与可视化试验结果吻合良好,表明实际的数值方法对诱导轮空化流场计算实用可行。

口环间隙对诱导轮离心泵空化流动和性能的影响

为了研究口环间隙对前置诱导轮离心泵空化性能的影响,基于RNG k-ε湍流模型和Rayleigh-Plesset方程均相流空化模型,以前置诱导轮离心泵为研究对象,选取口环间隙为0.15,0.25,0.40和0.60 mm这4种方案对其进行空化流动数值计算,并与试验结果对比分析.研究结果表明,口环间隙大小对诱导轮离心泵的外特性和空化性能影响较大,随着口环间隙的增大,总扬程效率和叶轮扬程效率均减小,与口环间隙为0.15 mm时相比,总扬程效率和叶轮扬程效率分别降低了0.60%和4.21%,效率分别下降了6.50%和9.32%;而口环间隙的增大使得诱导轮扬程和效率均增大,分别增大了29.86%和28.40%.另外,随着口环间隙的增大,空化性能曲线出现波动现象,间隙越大,波动越明显;离心泵主叶轮工作面靠近前盖板出现云状空泡分布,空化不稳定,间隙越大,空化越不稳定,临界空化数越大.经分析,引起空化不稳定性的因素可能有:口环间隙出口处泄漏高压流体对主流的冲击;口环附近空化的发生以及诱导轮空化引起叶片出口液流角的变化.

高性能变螺距诱导轮设计分析

介绍了变螺距诱导轮的几种螺距变化规律,通过数值计算比较不同螺距变化规律下的叶片前缘静压力降低量、水力效率和做功能力,得到高汽蚀性能变螺距诱导轮的叶型设计方法。

诱导轮对离心泵空化性能影响的数值分析

为了提高诱导轮离心泵的空化性能和运行稳定性,阐明诱导轮对离心泵空化性能的影响规律,以某型船用凝水泵为研究对象,采用数值模拟手段预测前置诱导轮的空化性能,同时预测多工况下叶轮的空化性能。数值模拟结果表明:在小流量工况和额定工况下,空化性能曲线基本一致;而在大流量工况下,空化特性曲线波动相对比较严重,空化性能较差。

叶片进口修缘对离心泵汽蚀性能影响的数值计算与试验研究

为了改善离心泵的汽蚀性能,根据经验,确定了两种叶片进口修缘形式。首先通过原型泵的外特性试验,确定了能量性能和汽蚀性能曲线。基于完整空化模型和混合流体两相流模型,对原型泵运行工况下叶轮内空化流动进行全流道数值计算。预测得到原型泵能量性能和汽蚀性能曲线,与试验曲线吻合良好;同时得到汽蚀发生过程中叶轮流道内空化发展的静态特征,与理论相符。故采用相同的数值分析方法对两种叶片进口修缘后的叶轮进行分析,分析表明:进口修缘后泵的汽蚀性能得到了提高,叶片进口工作面修缘形状越接近流线型,泵的汽蚀性能越好。对较好修缘形式的泵进行试验,得到其能量性能曲线和汽蚀性能曲线,数值分析与试验研究的曲线吻合,修缘后泵的临界汽蚀余量得到改善。研究结果对离心泵汽蚀改善的方法具有一定的指导意义。

基于正交试验的诱导轮前置孔板的参数化研究

为明确前置各种参数的孔板对抑制GSB－80／300型的诱导轮离心泵小流量不稳定特性的影响程度，选择孔板离诱导轮前缘的距离L，孔板的孔径D，孔板的厚度日作为3因素，每个因素各取3水平，制定了L9（30）正交数值模拟试验方案。数值模拟试验方案采用雷诺时均N—S控制方程和标准k—ε湍流模型。通过数值模拟，得到了前置各种参数的孔板下诱导轮离心泵流场的分布情况，得到了较佳的三种参数组合，并揭示了各个因素对流场的影响顺序是：孔板的孔径D，孔板的厚度B，孔板离诱导轮前缘的距离L。在此基础上，对三种较佳参数组合下的孔板进行了全工况点的数值模拟，分别得到了它们的扬程流量特性曲线。通过流场，外特性曲线分析比较，得到了有效抑制GSB-80／300型的诱导轮离心泵小流量不稳定特性的最佳参数组合的孔板。

变螺距高速诱导轮的汽蚀特性

为明确前置变螺距诱导轮对离心泵汽蚀性能的影响,对前置变螺距的离心泵全流道进行了数值计算。计算时基于SIMPLEC算法,采用了雷诺时均N-S控制方程和修正了的k-ε湍流模型。通过计算,得出了前置变螺距诱导轮使离心泵叶轮的整体压力得到提高的结论;得到了诱导轮与离心泵叶轮易发生汽蚀的关键位置;得到了各工况下汽蚀余量的性能曲线图。通过不带诱导轮和前置诱导轮的离心泵外特性实验,揭示了前置变螺距诱导轮提高离心泵汽蚀性能的特性;通过实验与计算结果的比较,得出了在设计点处可以用数值计算结果来预测实验结果的结论。

基于面元法预报导管桨性能的数值计算方法

基于面元法,分别用将桨和导管当作一个整体考虑的直接计算方法、基于诱导速度的迭代计算方法与基于诱导速度势的迭代计算方法预报了导管螺旋桨的定常水动力性能.计算结果表明:采用这3种方法预报导管螺旋桨的定常性能具有相似的精度,但直接求解方法可以节省大量的计算时间;直接求解和速度势迭代计算的导管表面压力分布、桨叶表面环量和压力分布基本一致,但是与诱导速度计算的结果有一定的差异.对这3种方法计算结果的差异性分析表明:计算导管桨水动力性能时,直接求解方法和基于诱导速度势迭代方法更可靠.

平面包络内啮合蜗杆传动母平面倾角的分析研究

母平面倾角对平面包络内啮合蜗杆传动的啮合性能具有较大影响,对确定平面包络内啮合蜗杆传动装置的最优参数具有决定作用。基于齿轮啮合原理,构建蜗杆齿面接触和诱导法曲率方程,利用数值计算方法及Hertz接触应力计算模型,重点分析了单头蜗杆传动下蜗轮齿数及中心距变化对平面包络内啮合蜗杆传动的影响。研究表明,母平面倾角在18°~36°之间取值时,平面包络内啮合蜗杆传动的啮合性能具有优于其他角度啮合性能的特点。研究结果为平面包络内啮合蜗杆传动的后续研究奠定了理论基础。