轴流泵装置导叶出口水流速度环量对出水流道水力损失的影响

为了定量研究大型泵装置导叶出口水流的速度环量对出水流道水力性能的影响,提出了泵装置导叶出口断面水流的速度环量定量表示方法和平均角速度的测量方法,分别采用数值计算和模型试验的方法研究了导叶出口水流的剩余环量对虹吸式出水流道和直管式出水流道水力损失的影响。结果表明:导叶出口水流的环量对出水流道水力损失的影响较为明显,存在使出水流道水力损失最小的最优环量,虹吸式和直管式出水流道的最优环量分别为0.972和1.308 m2/s;虹吸式出水流道和直管式出水流道最优环量时的水力损失计算值较零环量时的水力损失计算值分别小0.126和0.180 m。研究结果不仅有助于改进低扬程泵装置出水流道的优化水力设计,同时对改进轴流泵导叶的优化水力设计也有重要意义。     

前置导叶调节混流泵性能的数值模拟

利用有限元分析软件数值求解不同工况下混流泵的内部流场,了解前置导叶调节工况的基本规律,以改善混流泵在非设计工况运行时的水力性能。在叶轮叶片进口部位读取液流流入叶轮时绝对液流角、相对液流角、和绝对速度圆周分量的值,分析其随前置导叶安放角改变而变化的规律。结果表明,叶轮进口绝对液流角小于前置导叶安放角,流量越小相差的幅度越大;大流量工况下进口预旋调节的效果比小流量工况更为明显;在一定流量范围内,通过进口导叶调节使得叶轮进口液流满足无冲击进口或者较小冲角进口条件,可有效地改善混流泵在非设计工况的水力性能。     

基于数值模拟的深井离心泵导叶性能分析

针对一典型的150QJ20型深井离心泵,分别设计了三维曲面导叶与圆柱形导叶,基于FLUENT 6.2软件,采用标准k－e模型、SIMPLEC算法对分别装配两种导叶的两级深井泵全流场模型进行了数值模拟,获得了导叶内的压力分布和泵的外特性参数。对两种导叶内部的静压变化进行了分析,比较了导叶的压力转换能力。结果显示,三维曲面导叶流道内流动损失较小,具有较高的压力转换能力,装配了三维曲面导叶的泵性能较优。将数值模拟结果与试验结果对比,分析了两者的差异,进而证实了数值模拟结果的准确性,为优化导叶水力性能提供了参考。     

带可调导叶的双向潜水贯流泵装置水力性能

为提高双向潜水贯流泵装置正反向运行时的水力性能,该研究提出在叶轮前后布置可调导叶,并通过模型试验和数值模拟的方法研究其水力性能,对比灯泡前置和灯泡后置性能差异.研究结果表明:采用可调导叶的双向潜水贯流泵装置兼顾正、反向性能,灯泡前置和后置最优导叶角度分别为12°和20°,最高效率分别为67.9％和66.5％,最高效率点...     

基于运行稳定性的离心泵导叶安装位置优化试验与分析

为提高导叶式离心泵的运行稳定性,探寻径向导叶相对隔舌的最佳安装位置,该文通过数值模拟确定了某型号单级单吸导叶式离心泵的3种典型导叶安装位置,并通过试验对3种安装位置下的外特性、压力脉动和振动特性进行了测试。对比分析了外特性曲线、压力脉动幅值和频域特性、振动幅值和频域特性。研究结果表明,蜗壳隔舌处于导叶出口流道中间位置时,离心泵水力性能最好,效率相对于其他2个位置最多提高2个百分点;测点在3个方向上的振动加速度幅值均处于较低水平,但是会增大蜗壳扩散段在大流量时的压力脉动幅值,最多高出2.25 k Pa。由于径向导叶的存在,2倍轴频和3倍轴频是压力脉动的主要激励频率;2倍轴频与6倍轴频是振动加速度的主要激励频率。蜗壳扩散段压力脉动幅值随着流量增加先减小后增大,在0.6倍工况达到最低值。导叶安装位置对压力脉动频域分布规律和振动加速度频谱特性的影响较小,相同工况下,测点的压力脉动频域分布规律和振动加速度频谱特性基本相同。因此,该研究为径向导叶的合理布置提供了参考。     

水轮机活动导叶端面间隙磨蚀形态演变预测

恒定边界条件下的磨蚀预测方法不能反映过流壁面磨蚀后流体动力学参数的变化,导致现有的磨蚀预测结果很难与实际一致。该文基于磨蚀微分求积的思想,构造了主要磨蚀壁面几何形态的近似表达,通过RNG k-ε湍流模型和离散相模型(discrete phase model,DPM),对水轮机活动导叶端面间隙挟沙水流进行了非定常数值计算,得到了不同磨蚀阶段主要磨蚀面的平均磨损率分布,建立了过流壁面磨蚀深度变化量关于平均磨损率和磨蚀时间的数学模型和近似求解方法,预测了过流壁面的渐变磨蚀形态,分析了导叶端面和台阶面磨蚀形态逆流向演变的流动机理。数值预测结果与机组实际运行时间对应磨蚀面的磨蚀深度基本一致,平均误差在10.2%以内,验证了该预测方法的有效性。该研究可为流体机械的磨蚀预测提供参考。     

导叶涡壳组合式双级泵的研究

文章介绍了一种新型导叶涡壳组合式双级泵的结构及工作原理,该泵在高速运转时,导叶、涡壳组合式双级泵液体具有稳定的相对运动,从叶轮流出来的高速液体的动能迅速转换为压能,消除液体的速度环量,减小径向力。在泵吸入口增设消旋器,解决了泵在高转速下容易产生汽蚀等问题,又起支撑轴的作用,泵运转平稳、可靠、寿命长。论述了泵的设计方法,并给出了泵的性能试验结果;泵的效率比国家标准规定效率提高8%,泵汽蚀余量比国家标准规定值低0.7 m。最后总结了泵的优点,该泵的研究是成功的,而且质量减轻30%以上。     

间作对不同品种玉米和大叶井口边草吸收积累重金属的影响

采用土壤盆栽试验,研究砷（As）超积累植物大叶井口边草（PteriscreticaL.）与玉米品种云瑞6号（ZeamaysL.Yunrui6）、云瑞8号（ZeamaysL.Yunrui8）、云瑞88号（ZeamaysL.Yunrui88）间作对其吸收积累重金属的影响。结果表明,不同玉米品种对大叶井口边草的生物量都有一定的抑制作用,均不同程度地降低了其生物量。与玉米间作显著提高了大叶井口边草地上部和根部对As、Cd的吸收,同时显著降低了地上部对Pb的吸收,而地下部对Pb的吸收却有明显增加,尤其以云瑞8号的间作效应最显著。与单作相比,间作能显著提高玉米各器官重金属含量,只有云瑞88号的茎中As含量明显降低,由单作的310.89mg.kg-1降低至间作的145.86mg.kg-1。研究初步表明,大叶井口边草与云瑞8号间作可提高修复As、Cd、Pb污染土壤的效率。     

螯合剂对大叶井口边草Pb、Cd、As吸收性影响研究

用室内土培试验方法,研究在采自田间的Pb、Cd、As、Zn和Cu复合污染土壤上种植大叶井口边草条件下,外源分别添加0、1.5、3、6、12 mmol/kg乙二胺二琥珀酸（EDDS）、氨三乙酸（NTA）和乙二胺四乙酸（EDTA）对大叶井口边草吸收Pb、Cd和As的影响。结果表明,3种螯合剂处理对大叶井口边草生物量没有显著影响,说明大叶井口边草对3种螯合剂耐性较强;6、12 mmol/kg EDTA处理能极显著提高土壤Pb有效态浓度,进而促进大叶井口边草对Pb的吸收。大叶井口边草地上部Pb吸收量最高达（47.4 ± 1.7）mg/kg,是对照的3.66倍。6、12 mmol/kg EDTA处理能极显著地提高土壤中Cd的有效性,但未促进大叶井口边草地上部对Cd吸收。6 mmol/kg EDDS和3 mmol/kg NTA显著提高了土壤中As有效态浓度,进而提高大叶井口边草地上部对As的吸收,大叶井口边草地上部吸收As最高达（276 ± 10） mg/kg。6 mmol/kg EDTA和6 mmol/kg EDDS处理下大叶井口边草提取的Pb、As量最大,分别为（317 ± 53） μg/盆和（873 ± 41）μg/盆,说明6 mmol/kg EDDS处理下大叶井口边草对复合污染土壤中As的修复具有较大的潜力。     

多级离心泵圆周弯扭式导叶设计及性能试验

为开发一种紧凑式多级泵,研究配套的一种圆周弯扭式导叶,其设计思路源自扭曲离心叶轮设计方法。通过固定导叶顶端曲线,将导叶底端曲线沿圆周方向向前延伸,形成弯扭式曲面。该导叶结构具有2个优点。首先,导叶底端沿圆周向前延伸后保证了较大的喉部进水区域面积。其次,利用底端向前延伸的部分与下一个叶片的圆柱部分自然形成扩压器状的过流通道,增强了导叶的扩压能力。在二次开发技术的基础上开发出该结构的水力设计系统。利用该系统设计出多组方案,同时利用CFD计算分析,经过不同方案的比较,最终获得了优化的导叶模型,并通过样机试验验证该模型具有较好的水力性能。该设计方法将有利于多级泵的节能,同时该方法也为紧凑式多级泵开发提供了有益的参考。     

不同导叶叶片掠角下轴流泵段水力特性分析及试验

考虑到轴流泵叶轮出口导叶进口区域水流复杂,该文在常规设计导叶基础上通过改变导叶叶片前掠和后掠的角度,期望导叶能够尽可能的回收叶轮出口的速度环量,提高轴流泵段的效率。该文采用计算流体动力学软件研究后置导叶在不同的扫掠角度下对轴流泵段水力性能的影响。以常规设计导叶为基础,一共研究计算了6种不同导叶扫掠方案,每种导叶扫掠方案又计算了8个不同流量工况点。根据数值模拟结果,分析了不同导叶扫掠角度对轴流泵段能量特性的影响,对导叶和出水弯管的水力损失进行了定量计算。最后对前掠16°导叶进行了泵段能量性能试验,并结合数值模拟对该文主要结论进行验证分析。研究结果表明:导叶扫掠角度对轴流泵段性能影响主要体现在小流量工况,且导叶叶片前掠效果比后掠好;导叶叶片前掠16°时,整流效果最好,导叶损失和出水弯管损失最小,效率最高;试验数据与数值模拟结果各点误差在3%以内,验证了数值模拟结果的可靠性、准确性。研究结果不仅有助于导叶水力性能的优化设计,同时对提高泵段的效率提供了参考。     

前置导叶对畜禽舍轴流风机性能的影响

畜禽养殖过滤除臭装置对传统轴流风机负压抽吸能力提出了更高的要求。为提高传统轴流风机的气动性能,扩大其有效工作区间,该研究以550型农用轴流风机为对象,结合试验和数值模拟研究了前置导叶对轴流风机性能的影响。通过单因素和响应面分析方法,对前置导叶的导叶安装角（α）、轴向间距（L）、导叶个数（n）对风机性能和流场的影响进行研究,分析各因素对风机性能的影响,求解出最佳参数组合。通过3D打印制作前置导叶并进行样机试验。结果表明,增设前置导叶后,风机内部区域涡流得到削弱,降低了流动损失,静压效率提高,流动剧烈程度降低,流场更稳定,叶片静压差增大,风机叶片的做功能力增强,与传统结构相比,增设前置导叶后风机通风量和能效比均明显提升,通风量提升幅度在5.7%～10.39%,能效比提升幅度在6.62%～10.89%;在静压50 Pa下,通风量提升6.76%,能效比提升7.75%。研究结果证明了增设前置导叶提升轴流风机负压抽吸能力的可行性。     

轴流泵叶轮导水锥型式对叶轮水力性能的影响

为探究轴流泵叶轮导水锥的设计方法,揭示导水锥流场的内部流动特性以及不同型式导水锥流场与叶轮流场之间的相互影响关系,并对导水锥头部圆整问题进行初步探索,该文基于三维不可压缩流体的雷诺平均N-S方程和k-ε湍流模型,采用6种型式的导水锥,利用Fluent软件对各型导水锥流场及其叶轮流场进行三维流场计算。结果表明:出口流场均匀性最好的维多辛斯基式导水锥的叶轮水力效率最高,而出口流场均匀性最差的直锥式导水锥叶轮水利效率最低。叶轮对水流的预旋作用对导水锥流道出口断面轴向速度分布均匀度影响较大,而对速度加权平均偏流角和水力损失的影响很小。同时,水流预旋对导水锥出口流场的轴向速度影响较大,切向速度影响较小。导水锥流场液流越近叶轮,其受叶轮旋转的影响越大。适当增加导水锥的长度可提高叶轮水力效率,但导水锥长度过长会导致水力损失增加,建议导水锥长度最佳取值范围为叶轮外径的0.5~0.7倍。导水锥头部的圆整,可有效消除因尖锐头部造成的逆压梯度,从而减少流场的不稳定性。随导水锥头部圆整长度的增加,导水锥的水力损失降低,叶轮水力效率升高。建议导水锥头部圆整位置距导水锥头部应为导水锥长度的1/8~1/7倍。研究可为高效轴流泵水力模型设计提供参考。     

离心泵径向导叶正叶片参数的优化设计

针对工业生产中常见的节段式多级泵径向导叶和叶轮匹配程度较低的问题,该文借鉴面积比原理,利用数学关系给出了径向导叶正叶片参数确定的新方法。基于FLUENT软件,采用标准k-ε模型、SIMPLEC算法对径向导叶式离心泵单级叶轮与导叶进行了数值验证。结果表明:导叶喉部面积对离心泵性能影响重大,Anderson的面积比系数对导叶式离心泵偏大;正导叶参数的优化设计能提高离心泵的效率,该文设计的最优模型相比传统方法设计的模型,设计工况下扬程提高2.3m,效率提高1.6%,优化设计有效。该研究可为节段式多级泵的水力优化提供参考。