非定常大涡模拟下混流泵叶轮的轴向力研究

为研究导叶式混流泵的轴向力,建立了导叶式混流泵内全三维流道模型,基于非定常大涡模拟亚格子尺度模型与滑移网格技术,对不同工况下的混流泵进行了数值模拟和性能预测,并将非定常方法计算值、定常方法计算值、经验公式估计值与试验值进行比较分析。结果表明:非定常方法计算得到的叶轮轴向力变化规律与试验和经验公式计算得到的轴向力变化规律更接近;在设计工况附近,定常和非定常方法计算得到的混流泵叶轮轴向力的数值与试验值的相对误差均约为10%;在小流量及大流量工况下,定常方法的计算值与试验值的相对误差约为30%,非定常方法的计算值与试验值的相对误差在10%之内。因此,非定常模拟方法可以更准确地预测混流泵的轴向力。

大型泵站“双速双调”机组选型研究

随着变极调速同步电机的研发成功,人们对变角加变速的"双速双调"机组技术及应用的要求非常迫切。在指出当前机组选型面临的困难及问题的同时,研究了水泵选型、机组2档转速及其切换临界扬程的确定方法,最后给出应用实例,提出有关建议。分析指出:机组2档转速的确定应分别以泵站设计工况和多年平均运行工况或有明确用途的2种设计工况为依据,转速切换临界扬程位于泵站设计扬程和多年平均运行扬程之间,且须通过优化确定。通过变速,可使泵的通用性能曲线图中1个高效区变成2个高效区,它与叶片调节配合,不仅扩大了泵的工作范围,而且可使机组在泵站设计工况和多年平均运行工况都能处在最佳的运行状态。

不同叶顶间隙下斜流泵内部流动特性的数值模拟

为研究轮缘叶顶间隙对斜流泵性能和流动不稳定特性的影响,基于SST k-ω湍流模型对某斜流泵选取了0,0.25,1.00,2.00 mm 4种尺寸的叶顶间隙进行数值计算,分析间隙区域内压差分布、泄漏量、叶顶泄漏涡旋强度以及进口轴面速度分布.结果表明:不同运行工况下,斜流泵泄漏量从叶轮进口到叶轮出口先增大后减小,其与间隙区内压差变化趋势相吻合.叶顶泄漏量随着间隙尺寸的增大而增大,导致泵的能量损失增大.经对比发现,间隙尺寸是影响叶顶泄漏量的主要因素.小流量工况下,随着叶顶间隙尺寸的增大,叶顶泄漏流与主流卷吸作用形成的泄漏涡强度逐渐增强.部分泄漏流进入相邻叶片通道,导致其流动失稳.随着叶顶间隙的增大,斜流泵能量损失明显增多,且内流不稳定性明显加剧.增大流量后,不同间隙下叶顶泄漏涡旋转强度均逐渐降低.

基于CFD的轴流泵内部流场模拟

利用数值流体动力学CFD(computational fluid dynamics)软件对轴流泵内部的非稳态三维湍流流动进行了模拟,以研究其内部流动规律。计算域由转动的叶轮、固定的导叶体、进口流道和出口流道组成,使用了多重参考坐标系(MRF)和混合面(mixing plane)把旋转区域和静止区域分开。计算得到了轴流泵转子叶片速度等值线,轴流泵转子叶片和轮毂的全压等高线。根据数值计算数据对轴流泵的外特性进行定量的预估。计算结果有助于深入了解轴流泵的内部流动机理,指导轴流泵的水力设计。

基于变转速控制的对旋轴流泵混输特性分析

由前置叶轮和后置叶轮反向旋转组成的对旋轴流泵有设计结构更紧凑、效率更高、性能更好的特点。由于气液混输泵是现代石油勘探及输送技术的一个重要研究方向,因此有必要研究对旋轴流泵的气液混输特性。应用计算流体力学的方法对不同工况下的对旋轴流泵进行数值模拟。分析对旋轴流泵的载荷分布以及变转速控制对其内部流动结构、气相分布的影响。计算结果表明:气相向轮毂侧移动,液相向轮缘侧流动,后置叶轮的气相聚集现象比前置叶轮更明显,气相聚集在逆压力梯度区域。分析了变转速控制法对混输泵性能的影响,两种变转速控制方法均能提高扬程和效率。在前置叶轮转速控制法(CFS)中湍动能变化曲线是单峰曲线;在后置叶轮转速控制法(CRS)中湍动能变化是双峰曲线。比较两种叶轮控制方法的湍流动能轴向分布曲线,发现前置叶轮控制方法的湍动能曲线均高于后叶轮控制方法的湍动能曲线,表明前置叶轮转速控制法湍流扩散程度更剧烈。

叶片数对混流泵内部非定常压力脉动特性的影响

为了研究不同叶轮叶片数对混流泵内部流场压力脉动的影响,基于大涡模拟(LES)对混流泵内流场进行非定常数值分析,对比了2种叶片数下混流泵的外特性、叶轮进出口轴向速度分布以及混流泵内各监测点处压力脉动的时域和频域响应.研究结果表明:叶片数对混流泵叶轮进出口的轴向速度影响较明显,随着流量的增加,4叶片叶轮的进口轴向速度和3叶片叶轮的差值逐渐减小,并且3叶片叶轮在叶轮进口具有更高的轴向速度;2种叶片数下各位置处的压力脉动时域图曲线均表现出明显的周期性变化,脉动幅值曲线稳定性较好,导叶出口压力脉动幅值Cp趋于0,但4叶片叶轮在轮毂处的压力脉动呈无周期性变化;2种叶轮进出口附近的主频均为叶频,3叶片叶轮压力脉动频域幅值较4叶片叶轮大,并且在叶轮进出口位置压力脉动频域幅值较高,分频成分较少.研究成果对混流泵的设计优化和揭示不同叶片数混流泵的非定常内部流动特性具有参考意义.

斜流泵轴向推力的数值计算

对斜流泵叶轮内部流动进行了数值解析 ,翼面和轮毂表面的压力分布 ,数值计算开放型斜流泵的轴向推力 。

混流泵轴向水推力特性的预测及其与实测特性的比较

本文计算了一个系列六个不同比转速导叶式混流泵全流量范围内的轴向水推力特性 ,其中两个还与实测结果进行了比较 ,两者达到了良好的一致。本文还发现扬程系数 ψ和轴向水推力系数 τ在全流量范围内十分吻合 ,而通过轴向水推力四个组成部分的详细计算 ,认识到了设置平衡孔减小轴向水推力的措施的应用前提。这些研究结果在工程实际中具有指导意义。

蜗壳式混流泵轴向力的数值计算与试验验证

以某型号蜗壳式混流泵为例,构建基于压力分布理论的无泄漏模型,提出并构建基于泵腔体内真实流动的泄漏模型,分别对2种模型在0.03Qopt^1.20Qopt工况下的流动进行仿真模拟,计算得出其轴向力随流量变化的曲线,并将数值计算结果、理论计算结果与试验结果进行对比,详细分析了不同轴向力计算方法的准确性及泄漏流动对轴向力的影响.结果表明:叶轮盖板后腔压力是混流泵产生轴向力的主要因素,泄漏流动可以有效降低其内部压力;基于无泄漏模型的数值计算法和理论计算法均建立在盖板腔内无泄漏的假设之上,忽略了泄漏流动对轴向力的影响,导致计算结果存在较大偏差,2种计算方法的最大误差分别为25%和44%.基于泄漏模型的轴向力数值计算数据与试验数据比较接近,最大误差在10%以内,计算精度大幅提升,说明基于泄漏模型的轴向力数值计算方法具有更高的准确性和可行性.

东雷一级泵站水泵更新改造关键技术研究

东雷一期抽黄灌区东雷一级泵站为直接抽取黄河水进入总干渠灌溉的源头枢纽站,泵站特点为低扬程、大流量、扬程变幅较大、水源泥沙含量大。本文总结了两次水泵更新改造的成功经验、关键技术创新点及改造后的显著效果,可为解决多泥沙河流上的水泵运行效率低下、泥沙磨蚀严重、检修频繁的问题提供借鉴。

芜湖市鸠江区下九连圩保安排涝站水泵选型研究

通过工程实例介绍了低扬程、大流量、扬程变幅较大的排涝泵站的水泵设计选型,并通过水泵装置模型试验对所选泵型进行了试验研究,得出了当水泵设计扬程大于5 m,且最高扬程超过9 m时,在轴流泵和混流泵流量及扬程均满足设计参数,且满足工程实际情况及当地运行管理经验的情况下,设计宜优先选用混流泵,可供同类工程参考。

纳潮泵的选择和维护

文章针对海盐生产纳潮泵类型及使用过程中存在的问题、电机的运行情况,进一步分析如何选择新型电机和泵,并做好维护。

蒸发器强制循环泵的改进措施

分析了蒸发器强制循环泵存在的问题,并提出了具体改进措施。实践证明,这些改进措施是合理的。

GB/T 18149新旧标准技术差异

修订后的GB/T 18149-2017《离心泵、混流泵和轴流泵水力性能试验规范精密级》于2017年12月1日开始实施。为了更好地解读新标准的修订内容,对新旧标准技术方面的差异进行了分析。新标准的实行,一方面推动了离心泵、混流泵和轴流泵精密测试方法以及精密测试技术的进一步发展,另一方面对提高产品的技术水平和质量有重大意义。

基于VMD混合域特征和DBN的轴流泵故障诊断研究

针对传统故障诊断方法特征提取不充分的问题,该文提出了基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的混合域特征和深度信念网络(deep belief network,DBN)的故障诊断方法。先采用VMD将故障轴流泵压力脉动信号分解成若干本征模态函数(IMF),计算了相关性较大的各IMF分量的能量值和熵值特征,并与原始信号提取的时域和频域特征组合成混合域特征。再引入遗传算法优化故障特征组合,去除冗余特征,并将优化后的故障特征输入到DBN中进行识别和分类。结果表明:与单一特征集相比,基于混合域特征的故障诊断效果更好;与支持向量机(SVM)相比,深度信念网络在故障诊断中更具优势,分类正确率可达95%。从而表明泵壳测点的压力脉动信号能够较好地反映轴流泵模型的故障特性,泵壳测点可作为故障监测点。