离心泵流场流固耦合数值模拟

离心泵叶轮在流场中受到的应力及产生的变形对速度场和压力场有一定的影响。采用双向同步求解方法对离心泵流场和叶轮结构响应进行联合求解,分析叶轮流固耦合作用对其内部流场的影响。对不同工况进行的计算结果表明,叶轮和叶片中应力分布明显不均,局部出现应力集中;叶轮出口后盖板在偏离设计工况时变形较大,影响叶轮出口速度,使蜗壳出现分流的部位向出口移动;导致叶轮出口压力不对称状态、不稳定性更严重;各监测点上压力变化较明显。

基于离心泵全流场的流固耦合分析

运用ANSYS workbench软件,选取IS100-65-200型单级单吸离心泵作为研究对象,对离心泵包括叶轮、螺母和轴等转子系统进行单向流固耦合分析。在流固耦合计算中,施加到固体结构的流场载荷不仅有叶轮和蜗壳内部流场,同时还考虑了叶轮前后腔的流场载荷;对转子系统力学分析仅对轴承与轴接触处采用轴向和径向约束较符合实际的约束条件。此外,为了解泵转子系统的固有频率和临界转速等问题,本文还对转子系统进行了模态分析,得到了其固有频率和振型,并将计算得到的临界转速与常规的临界转速计算结果进行了对比分析。

液环真空泵内气液两相流动的数值分析

液环真空泵是广泛应用于石油、化工、冶金、矿山、电力、轻工等行业的基础设备。液环泵内的流动属于十分复杂的非稳态气液两相流动,目前还存在着能耗高、效率偏低等问题,而现有的理论分析无法准确描述液环真空泵内气液两相流动状况。本文运用FLUENT流动软件中的多相流欧拉分析方法结合滑移网格技术,模拟计算一单级单作用液环真空泵三维非稳态气液两相流动问题。计算区域包括液环泵进出气段、叶轮、进水管及泵体,滑移界面分别设置在液环泵的进、出气段与叶轮之间的交界面以及叶轮出口与泵壳间的交界面。模拟计算包括液环真空泵内气液两相流速、压力、两相分布等内容。计算结果表明:本文所采用的分析方法和手段,可以较好的模拟分析计算液环真空泵非稳态气液两相流动问题,对实现产品的优化设计,具有重要的工程指导作用。

反渗透海水淡化高压多级泵的轴向力平衡机构

针对海水淡化高压多级泵产生较大轴向力的平衡问题,利用VB6.0编写海水淡化高压多级泵轴向力平衡机构的计算程序,设计了平衡盘与平衡鼓相结合的轴向力平衡机构.设计中使平衡盘具有较高的灵敏度,通过计算软件研究平衡盘外径与平衡鼓受力比的关系,最终确定平衡鼓受力比为70%,平衡盘灵敏度k的范围为0.23~0.28,由此确定了平衡机构各个部件的尺寸.为了避免平衡盘端面接触摩擦,在计算程序中研究了间隙b2与平衡力波动的关系,并且比较了计算程序所得泄露率与试验的结果,误差仅为5.11%.结果表明：海水淡化高压多级泵的平衡机构,有效解决了较大的轴向力平衡问题,试验所得泄漏量仅为流量的2.6%,远低于一般多级泵平衡机构的泄漏量.

离心泵多目标多变量优化设计模型实用化研究

从离心泵整体损失功率最小、抗气蚀性能和无驼峰扬程曲线作为设计目标,在考虑叶片入口预旋的条件下建立了一个实用化离心泵的多目标多变量优化数学模型。应用MATLAB遗传算法工具箱对该多目标多变量优化模型进行数值求解,得到了叶轮进出口直径、叶片进出口安放角、叶片进口位置、叶轮出口宽度、叶片数及包角等关键设计参数的优化结果。最后采用CFD数值模拟的方法来进行验证,表明该优化方法是实用可行的。

多级多出口离心泵的数值模拟及试验验证

应用ANSYS-CFX软件及标准k-ε湍流模型,实现了对多级多出口离心泵整机全三维流场的数值模拟,通过分析不同出口设置下的泵内流场分布和压力分布,发现处在泵出口下游段的泵级流量为零,级内的液流处于自循环状态,伴随有较大的能量损耗,且产生较大的静压,对泵强度及可靠性产生一定影响。然后计算出泵的特性曲线,发现当泵出口设置在多级离心泵最后一级时,泵扬程及效率达到最高,泵出口位置越向前级移动,多级泵扬程和效率下降越多。最后通过与试验性能曲线进行对比,验证了计算方法及结果的准确性。

液环真空泵转子力学性能的数值分析

液环真空泵是广泛应用于石油、化工、冶金、矿山、电力、轻工等行业的基础设备。其转子(叶轮和泵轴)是泵传递扭矩的关键零件之一,它的失效将直接导致整个机组停止工作。因此,对转子强度的计算和校核是进行液环泵设计的重要一环。传统的计算和校核方法计算繁琐,可靠性差;本文采用ANSYS软件给出一种新的计算转子强度的方法,它可以准确地获得应力和变形的大小及位置,从而进行精确的力学性能校核。计算结果表明:本文所采用的分析方法可以较好的计算和分析液环泵转子的力学性能,为实现产品的优化设计提供了可靠的理论依据。

多级多出口离心泵的流动能耗计算分析

采用CFD技术对多级多出口离心泵的能量损耗进行分析研究。当泵出口设置在多级泵中段时,泵出口下游段泵级出现明显的大尺度涡旋,级内的液流处于自循环状态造成严重能耗。为定量掌握分析该部分能耗,将泵出口后下游段的流动域卸除进行模拟计算及性能预测,与原模型的性能对比得到能量损失结果。计算结果显示,随着泵出口下游段级数的增多,泵扬程没有明显变化,泵总效率却显著下降,但平均每级效率损失减少。

液环泵喷射器性能的数值模拟研究及实验验证

本文应用CFX软件及k-ε湍流模型,实现了液环真空泵喷射器三维流动传热的数值模拟。并分析喷射器内流场的压力分布、马赫数分布和温度分布,了解其内部的复杂流动,利用仿真结果计算出液环真空泵喷射器在不同压力下引射气体流量的变化,并与实验曲线进行对比验证,为优化喷射器结构,实现喷射器与液环真空泵的最佳匹配提供依据。

基于叶轮压水室特性匹配的离心泵作透平的性能预测

离心泵反转作透平(PAT)作为一种方便快捷的能量回收装置,具有显著的工农业应用价值,PAT应用的前提是掌握离心泵正反转模式下性能参数的换算关系。本文从有限叶片数的欧拉方程和转轮进出口速度三角形出发,推导了PAT转轮特性方程。借鉴离心泵叶轮和压水室的特性匹配原理,由PAT转轮与压水室特性方程联立求解获得了PAT的最优工况点流量、扬程等参数的预测计算公式。该性能预测方法仅需已知转轮和压水室的几何参数而不受比转速等条件的限制,具有通用性和实用性。预测方法得到了PAT的实测结果的验证,性能预测和试验结果的相对误差都在工程允许的范围内,表明本文所提出的性能预测方法是切实可行的,可为PAT的选型及应用提供理论依据。

液环泵工作状态监测系统的研究

液环泵广泛应用于电力、石油、化工、冶金、消防等领域,其运行状态直接影响到整个机组的工作和安全性能,一旦发生故障,将造成重大经济损失甚至严重事故。根据液环泵安全可靠运行的需求,本文研究开发了一套液环泵工作在线监测及分析系统,能够实现对液环泵的温度、压力、流量、轴功率、转速、振动等性能参数的采集、处理、显示、存储、异常判断和故障报警,及时发现潜在的故障及其原因。通过液环泵的实验测试,验证了该监测系统的有效性及实用性。

基于全流场的离心泵轴向力计算及实验验证

目前采用CFD模拟计算已经成为泵外特性和轴向力预测的重要方法。本文选取KCP 80×50-315型单级单吸悬臂式离心泵作为研究对象,在全工况下对泵的全流场运用ANSYS CFX软件进行了模拟计算,流体计算域除了包括常规的进口段、叶轮域、蜗壳域和出口段之外,还包括了前后密封环间隙、泵体与叶轮前后盖板间的空腔及平衡孔等流体域。此外,为了验证泵外特性和轴向力预测计算的有效性,本文还进行了泵外特性和轴向力的实验测试。

液环真空泵机组中大气喷射器性能的数值模拟

利用ANSYS CFX软件对液环真空泵成套机组中大气喷射器内的流场进行三维模拟,通过实验验证模拟的可行性和准确性。在对压力场和马赫数进行分析的基础上,探讨了变工况下喷射器性能的变化情况,着重讨论了出口压力对其性能的影响,得到在进口压力和引射压力不变的情况下,存在一临界出口压力,该临界压力对应喷射器的最佳工作点,为设计喷射器时选取出口设计压力提供了依据。

多级离心泵多变量优化设计研究

从建立多级离心泵叶轮特性与导叶特性的匹配关系入手,建立了包含叶轮和导叶参数的一个实用化离心泵的多目标多变量优化数学模型。应用MATLAB遗传算法工具箱对该多目标多变量优化模型进行数值求解,得到了叶轮进出口直径、叶轮进出口宽度、叶轮叶片数、叶片出口角、导叶的基圆直径、喉部尺寸、导叶叶片数等关键设计参数的优化结果。最后采用面积比原理验证了该优化方法的实用性。

液环压缩机在高压火炬气回收装置中的应用

在高压火炬气回收装置中早期都采用干式压缩机(往复式压缩机和螺杆式压缩机),普遍存在设备复杂、自动化程度不高、可靠性差、易损件多、检修困难、维护量大、维修成本高等问题。通过对往复式、螺杆式、液环式三种压缩机的应用特点介绍,阐明液环压缩机在高压火炬气回收装置中的应用优势,并结合全球首创两级串联液环压缩机组在国内某石化高压火炬气回收装置中的应用工况,对高压火炬气用液环压缩机的设计及压缩机组配套设计关键点做出说明。

液环真空泵的汽蚀防护

针对液环真空泵的汽蚀问题作一些探讨,并提出了一些行之有效的预防措施。

液环真空压缩机在酮苯脱蜡装置真空过滤系统中的应用

酮苯脱蜡装置真空过滤系统早期采用往复式压缩机,普遍存在设备易损件多、检修困难、维护量大、能耗大等问题。最近几年,往复式压缩机逐步被液环真空压缩机替代。通过对两种压缩机的优缺点进行分析比较,阐明液环真空压缩机在技改中的应用优势及特点,并结合酮苯脱蜡真空过滤系统的应用工况,对液环真空压缩机的选型换算及配套关键点作出说明。

叶轮前后口环直径对轴向力的影响

通过对端吸单级、节段式多级泵的轴向力平衡结构产生轴向力的计算,对不同结构的计算比较,表明前后密封环加平衡孔结构,并非前后密封环直径相等是最合理的平衡轴向力结构,而是后密封环比前密封环直径小,更有利于轴向力的平衡。

浅谈卧式中开多级泵的设计

概述卧式中开多级泵的结构特点,通过KHP系列泵的部分设计实例及样机的试验结果分析,提出了卧式中开多级泵在结构方面的设计注意事项,叶轮水力尺寸方面的设计方法。