微型迷宫螺旋泵仿真分析优化

基于航天器热控系统对微型迷宫螺旋泵小流量高扬程的需求,开展了对微型迷宫螺旋泵结构参数的优化设计,以流道的螺旋升角、螺纹头数及动力界面夹角为研究对象,以扬程为优化目标,采用数值计算和试验相结合的方法,开展响应面分析及多参数优化,获得了扬程最优的结构参数组合,通过试验验证了优化结果的有效性,优化后的微型迷宫螺旋泵最大扬程提高了65.4%,该分析为微型迷宫螺旋泵的性能提升提供了技术支撑。

迷宫螺旋泵气液两相流场的数值模拟及试验

基于混合物多相流模型、RNGk-ε湍流模型和SIMPLEC算法,应用CFD软件Fluent对迷宫螺旋泵内气液两相流场进行数值模拟并通过试验进行验证.通过分析流道内不同截面上的压力、速度以及含气率分布,研究泵内气液两相流场的流动情况.模拟结果表明,压力分布从进口到出口沿螺旋槽逐渐升高,增压效果明显,速度分布在环形腔的外侧比在内侧稍大,螺旋部分含气率分布比较均匀,进出口处出现含气率分布不均匀现象,局部含气率较高,在此要防止气堵现象的发生.试验结果表明所采用的计算模型基本符合泵内部流动的实际情况,这说明模拟结果一定程度上揭示了迷宫螺旋泵内部气液两相流场的流动规律,可为迷宫螺旋泵气液两相流研究提供理论依据,试验结果同时表明迷宫螺旋泵进行气液混输时具有良好的曝气效果,可作为传统曝气设备的替代产品.

迷宫螺旋泵内部流动的CFD模拟

利用CFD分析软件Fluent及其前处理软件Gambit对迷宫螺旋泵的内部流场进行数值模拟,通过对泵内流场流动特点的分析,讨论了速度和压力分布,结果表明螺旋转子区域的流场内流体速度高,压力相对较低,螺旋转子对泵的增压效果比螺旋定子贡献更大,对该泵的设计和进一步研究提供了一定的依据。

基于CFD数值模拟和泵性能实验的迷宫螺旋泵泵送机制研究

在CFD数值模拟和泵性能实验的基础上分析了至今仍不完全清楚的迷宫螺旋泵泵送机制;在多重坐标中,用剪切应力输运k-ω湍流模型近似模拟了三角形螺纹迷宫螺旋泵内流体的稳定流动;用泵的性能实验验证了提出的迷宫螺旋泵泵送机制。CFD模拟结果表明:迷宫螺旋泵转子螺槽和定子螺槽流体之间存在动量和能量传递。由于转子螺纹和定子螺纹形成的蜂窝体的存在,流体在轴向流动中反复从转子获得能量,因而泵扬程随流量减小近似线性增大。

迷宫螺旋泵性能的试验研究

对不同参数的三角形螺纹迷宫螺旋泵进行了流量、扬程、功率的性能试验,对比研究了三角形螺纹导程、牙型角、转子定子配合间隙对迷宫泵性能的影响。结合泵送原理和相似原理,推导出了配合间隙变化时,泵送流量、扬程、效率的相似换算关系,换算结果与试验结果吻合。试验同时表明:螺纹导程降低,泵关死扬程升高,流量降低,性能曲线变陡;配合间隙减小,泵扬程和效率提高。

三角形迷宫螺旋泵内部流场数值计算及试验

在三角形迷宫螺旋泵理论分析基础上,运用商用计算软件FLUENT,采用雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,运用基于非结构网格的SIMPLEC算法,对清水状态下三角形迷宫螺旋泵内三维湍流场进行了数值模拟,从而得到了螺旋泵内部流动的主要特征和外特性变化规律.根据试验结果得出泵的外特性曲线,并与数值模拟计算的结果进行比较,发现两者的外特性规律非常一致,这说明所采用的计算模型基本符合泵内部流动的实际情况.研究结果可用来了解三角形迷宫螺旋泵的内部流场特征,为螺旋泵的设计、改进和优化提供有益的参考.

迷宫螺旋泵工作原理与特性

综述了对迷宫螺旋泵工作原理、工作特性及工作特性影响因素进行的试验研究和理论探讨,给出了确定迷宫螺旋泵工作特性的方法。

基于数值模拟的迷宫螺旋泵性能研究

应用Fluent软件对迷宫螺旋泵进行模拟分析,并对迷宫螺旋泵的性能和结构参数之间的关系进行定性分析。结果表明:迷宫螺旋泵扬程系数最大值随流量的增大而减小;螺旋角增大,流量范围明显下降,相同流量下的效率值相应增大,最大扬程系数的螺旋角大约为60;°径向间隙减小,流量范围有所减小,相同流量下的效率相应增大;螺纹棱宽增大,流量范围稍微下降,相同流量下的效率有所增大;螺纹槽宽减小,流量范围明显下降,相同流量下的效率有所增大;螺纹槽深减小,流量范围急剧减小,相同流量下的效率明显增大。

迷宫螺旋泵水煤浆输送的CFD模拟及其内部磨损的初步探讨

迷宫螺旋泵是管道水力输送的关键设备,为了揭示其内部高浓度固液两相流动的规律,文章以固液两相流体力学理论为基础,在一定的简化与假设条件下,利用FLUENT中的前处理软件Gambit前处理器建立迷宫螺旋泵的几何模型,应用FLUENT计算流体力学分析软件及Realizable-k-ε模型,对水煤浆高速迷宫螺旋泵内部流场进行数值模拟和仿真,由模拟结果得知压力、速度、浓度、剪应力的分布情况,同时也对其内部的颗粒磨损机理进行了初步探讨。

梯形迷宫螺旋泵内部流动的数值模拟

结合梯形迷宫螺旋泵的流动特点,在相应的假设条件基础上建立流动模型、简化计算方程组,并给出具体的边界条件。利用有限差分式求得流动模型的数值解,从而得到梯形迷宫螺旋泵内部流动的主要特征。得出进液环腔处产生二次回流现象而导致迷宫泵效率低下,通过在转子进口处增大定、转子之间间隙c而弱化该处的节流降压,通过增大进口液腔的环空体积以降低出口压头损失的结论。所得结论可为梯形迷宫螺旋泵的设计、改进和优化提供有益的参考。

基于响应面模型的螺旋迷宫泵结构优化

针对螺旋迷宫泵效率偏低的问题,以迷宫泵的效率、轴功率和扬程为目标函数,以泵的结构参数为优化参数,建立了基于试验设计和响应面估值的螺旋迷宫泵结构优化模型。首先通过尺寸关联性将迷宫泵的结构参数进行合理简化,将16个设计参数简化为11个,然后进行参数灵敏度分析确定需要优化的9个重要结构参数。采用优化空间填充设计法对优化参数进行组合生成样本点。最后通过神经网络型响应面和多目标遗传算法对螺旋迷宫泵进行结构优化,并在符合条件的结构参数组合中,根据实际需求选取其中一个作为优化结果的最终解。研究结果表明,螺旋迷宫泵定子和转子的结构参数之间存在交互性影响,相较于原模型,优化后的迷宫泵效率提升了90.06%,扬程提升了77.34%。研究结果可为螺旋迷宫泵结构的进一步优化提供参考。

不等梯形迷宫螺旋泵内部三维流场的数值模拟

借助Fluent软件,采用湍流模型对一种转子螺纹头数与定子螺纹头数不等的梯形迷宫螺旋泵的内部流场进行了数值模拟,并分析了内部流场的速度与压力的分布规律。结果表明,此模拟泵的增压效果明显,泵内螺旋区域流体处于紊流状态,沿螺旋区域壁面法向,流体的速度梯度和压力梯度较大,流体对壁面冲击较大。

基于Fluent的串接组合式迷宫螺旋泵数值模拟

通过Gambit完成流域的三维造型和网格划分,应用计算流体力学Fluent软件,采用多重参考系(MRF)方法,基于RNG k-ε双方程湍流模型和SIMPLEC算法,对泵内三维单相流场进行数值模拟.提出一种新型结构的迷宫螺旋泵,探讨了环槽宽度、环槽深度对新型结构泵性能的影响,确定最优设计参数,结果表明:环槽宽度、环槽深度分别为4,3 mm时泵性能最佳.通过分析模型的压力分布、速度分布、湍动能分布,研究泵内流体的流动和能量交换,对比分析2种模型泵的水力性能.分析表明:与原模型泵相比,新模型泵增压幅度和增压速率明显较大,螺旋环进口处增压速率高于螺旋环内部增压速率;转子流域内流体速度明显高于定子流域,间隙中面上存在强烈的质量和动量交换;流体增压速率与湍动强度有关,流体湍动强度越大,增压速率越大;新模型泵性能优于原模型泵,在最高工况点,扬程同比增加约3.42 m,水力效率提高约0.85%;流量大于最高工况点流量,新模型泵的效率明显高于原模型泵.

核主泵内迷宫螺旋泵数值模拟与优化分析

为了改善某核电厂推力轴承表面由于空化导致的磨损现象,延长核主泵的使用寿命,考虑在核主泵中推力轴承润滑回路增设二级迷宫螺旋泵。通过加设增压装置,提高回路压力,减少空化现象。本文建立该核主泵一级迷宫螺旋泵等比例三维模型,利用FLUENT流体仿真软件开展数值计算,对流场的压力、速度及温度分布进行分析,将计算结果与某核电厂实际运行结果进行比较,验证建立模型和数值计算方法的准确性。设计二级迷宫螺旋泵并进行数值模拟,研究发现:增设二级迷宫螺旋泵后,润滑回路进出口压升为3.30×10^(5) Pa,扬程提升33.67%,进出口截面温升为3 K。研究结果对迷宫螺旋泵在工程实际中的设计与使用具有一定的参考价值。