离心泵宽高效水力设计方法的研究及应用

为了达到离心泵宽高效,以实现泵设备节能增效的目的。本文通过对离心泵宽高效机理的分析,揭示了离心泵宽高效的基本规律。提出了泵设计中采用叶片分区设计的方法,即叶片包角范围内共分三个区,即非控制区、过渡区和控制区。具体地讲首先设计泵叶片进口角-出口角的角度分布线,同时应用微积分方程求解方格网中的保角变换线,进而产生宽高效的离心泵叶轮型线。试验结果表明此叶轮设计方法达到了离心泵宽高效的节能特性,电动机的配套功率或输入功率变小。离心泵宽高效机理和试验都证明了离心泵叶轮的叶片进口角至出口角分布线的形状是决定离心泵宽高效的关键因素。

叶片包角对离心泵空化性能的影响

为了研究叶片包角β对离心泵空化性能的影响,以100MP200单级单吸离心泵为模型,在保持其他叶轮几何参数不变的情况下,设计了4种不同包角β的叶轮,基于完全空化模型和RNGk—ε湍流模型对离心泵进行数值模拟,分析不同包角下叶轮流道内的空化性能和空泡体积分布规律。结果表明:叶片包角β对离心泵的扬程和效率有明显相关性,在叶片包角β=160°时具有最佳的扬程和效率;最佳包角为β=160°的叶轮具有最佳的抗空化性能,空化区域面积比其他三种包角叶轮有显著的减小。

基于CFD的污水泵性能预测与优化

基于Mixture模型,采用"冻结转子法"对一污水泵输送固液两相流时的内部流场进行定常流动的数值计算,重点比较2种扩散体结构和3种叶片出口角对泵水力性能和过流部件磨损特性的影响规律。结果表明:弯曲扩散体和直扩散体结构对模型泵的外特性影响并不显著;具有弯曲扩散体的泵模型比具有直扩散体的泵模型的计算扬程和效率都要偏高,但二者差别十分有限;直扩散体污水泵受到的固体颗粒磨损更小;随着叶片出口角的增加,扬程呈现增加趋势,而对效率曲线影响并不显著;叶片出口角为30°的直扩散体污水泵的水力性能和磨损特性最好。

单齿泵削角的优化设计

给出了单齿泵削角的优化模型与计算实例，并对理论设计与实验进行了比较分析。

齿轮泵基于困油力的高困油性能优化设计

为从设计上充分缓解齿轮泵困油的冲击危害,以新建的困油流量乘以困油作用面积的困油力最小化为设计目标,构建基于困油性能的优化模型。实例的结果表明:泵常规的轻量化设计会带来较大的困油力;虽然常规的流量不均匀系数及径向力最小化设计,总体上都能提高困油性能,但困油力最小化能促使困油性能进一步提高;常规的困油流量最小化设计,会形成较大的齿顶作用面积,整体上反而弱化了困油性能,得出困油力为一种较好的评估困油危害的量化指标。

抽水蓄能电站岔管导流板偏转角优化设计研究

岔管是造成抽水蓄能电站运行过程中水头损失的关键部位,对其进行体型优化具有重要的工程意义和经济价值。此次研究以庄河抽水蓄能电站为例,利用数值模拟的方式探讨和分析了导流板及其偏转角的影响。结果显示,增设导流板可以优化岔管部位的流态,减少水头损失和电站效益损失,且导流板偏转角为28°时,水流流态改善作用最佳,水头损失和电站效益损失最小,为最佳设计方案。

大型灯泡贯流泵装置导叶出口安放角智能优化设计研究

目前贯流泵导叶设计方法与常规轴流泵导叶相同,但是贯流泵导叶轮毂侧的扩散流动导致其流态与轴流泵导叶大不相同,为了进一步改善灯泡体区域及导叶的水力性能,贯流泵导叶的出口安放角作为优化目标,对导叶出口安放角变化规律实现了参数化,采用二次函数曲线拟合导叶出口安放角增量的变化规律,用一种智能优化方法找到从轮毂到轮缘的最优的导叶出口安放角变化规律。采用了最优拉丁超立方、多层前馈神经网络和粒子群算法构建了多目标优化系统。结果表明,泵装置的扬程提高了0.07 m,装置效率提高了1.83%;泵装置的总损失由0.761 m降低到0.624 m,降低了0.137 m;经优化后导叶内部速度分布更加均匀,导叶出口处的脱流现象减缓明显,导叶出口处及灯泡体内的流速分布较为均匀,且流线分布光顺,说明导叶体经优化后可较为理想地对叶轮出口的流动进行调节,保证了导叶内及灯泡体内流动的稳定;其次,对比发现经优化后出水流道内的低速区减少明显,流动紊乱程度降低,从而导致导叶及灯泡体内流动损失的降低。