非光滑表面叶片对离心泵水力性能的影响研究

为了提升离心泵的水力性能,分析了BMS叶片对离心泵性能的影响,以及其在不同流量下的减阻率、内部压力、速度以及壁面剪切力,研究了非光滑表面叶片提升泵水力性能的机理。首先,参照螃蟹上壳表面特征,在离心泵叶片上构建了仿生微球结构;然后,基于CFX,采用RNG k-ε湍流模型对其进行了数值模拟,对比分析了光滑表面与仿生微球表面叶片在各流量下的扬程与水力效率,探究了仿生微球表面水力效率增加率与减阻率的关系;最后,分析了不同流量下微球结构对泵内流体压力、速度以及叶片壁面剪切力的影响。研究结果表明:采用仿生微球结构对离心泵扬程提升率最大为2.5%,其中,在0.6倍额定流量处的提升水力效率表现最好,在0.8~1.4倍额定流量处的水力效率略微降低,水力效率增加率与减阻率变化趋势一致;微球结构使流体旋转失速得到了改善,并破坏了流体涡结构,同时,微球结构使流体压力分布更加均匀,叶片壁面剪切力更低。

船用消防压力旋流喷嘴雾化特性研究

为提高船舶在航行过程中的消防安全保障,对船舶消防系统关键部件雾化喷嘴,根据其结构型式和工作原理,建立压力旋流喷嘴的理论模型。采用试验和数值模拟相结合的方法对其外部液滴雾化特性进行分析,分析入口压力、喷嘴出口直径、旋流室长度对雾化粒径、雾化锥角的影响规律。研究结果表明,雾化粒径随着入口压力和旋流室长度的增大而减小,随出口直径增大而增大;雾化锥角随着入口压力和出口直径增大而变大,随旋流室长度增大而减小。设计Box-Behnken试验并进行CFD仿真模拟,通过响应面方法获得雾化锥角和雾化粒径的影响规律。

消防末端试水装置关键部件参数化设计及优化

自动化消防灭火系统可以在火灾发生初期最大限度的控制火情的蔓延。消防末端试水装置是检测楼宇自动化消防灭火系统是否能正常运行的重要装置。基于三维软件UG的二次开发技术,通过UG/OPEN GRIP建立消防末端试水装置零部件参数化快速设计系统。运用ANSYS FLUENT软件对喷嘴进行仿真,研究喷嘴直径对出口流量的影响并且对喷嘴出口直径进行分析优化,获得最佳结果。建立基于响应曲面分析的中心复合试验方案,对仿真实验结果进行分析,从而优化末端试水装置各个参数。通过实验平台对喷嘴最佳出口直径进行验证,实验数据平均误差在4%以内,符合要求。结果表明:喷嘴最佳出口直径为11.5 mm,在规定入口压强的情况下,喷嘴出口流量可以满足《自动喷水灭火系统设计规范》的要求。

消防流道系统渐扩管水力损失分析与结构优化

针对消防流道系统渐扩管局部水力损失问题,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)技术,对渐扩管内部流动进行分析,并与模型试验结果进行比较。基于流体力学理论,对渐扩管局部损失系数进行计算,运用数值模拟方法优化渐扩管结构。结果表明:数值模拟结果与试验结果误差较小。在不同流量下,渐扩管水力损失符合二次抛物线规律。扩张角与管径比对渐扩管水力损失有显著影响,在扩张角为8.6°,管径比为1.4时,水力损失最小。工程应用中应重视渐扩管选型,降低局部水力损失,提高流道效率。