基于数值模拟的多级双吸式离心泵性能预测

以北赵引黄工程谢村站用多级双吸式离心泵为研究对象,基于雷诺时均N—S方程,采用SSTk－ω湍流模型,压力速度耦合使用SIMPLEC计算,对泵内部流动进行了三维定常全流场湍流数值模拟,得到不同工况下该泵内部流动的速度矢量图等流场信息．在对其内部流动规律进行了定性分析的基础上,预测了泵的性能,并与现场测试结果进行了对比分析．分析结果表明：首级叶轮首级压水室以及次级叶轮次级压水室内流动较均匀;由于过渡流道的结构特点以及流动惯性,流体在首级压水室进入过渡流道时,在流道突然扩大区域形成了旋涡,旋涡区域大小与流量有关;预测扬程值与现场测试扬程吻合较好,预测扬程最大误差为2．7％,而预测的流量－水力效率曲线与现场测试流量一机组效率曲线变化趋势一致．水泵内部流动的数值模拟可为工程中泵设计阶段的性能预测和结构优化提供依据．     

多孔喷嘴射流泵流动模拟与涡结构分析

基于有限体积法和Realizablek—s湍流模型,对多孔喷嘴射流泵内部流场进行数值模拟和分析,并与试验结果进行对比,验证了数值模拟的可靠性．引入涡动力学理论对喉管内部工作流体和被吸流体的混合机理进行分析,研究了喉管内部流向涡和展向涡的分布及其峰值沿流向的变化．结果表明：多孔喷嘴结构能够加快工作流体和被吸流体的混合,提高射流泵的效率;射流泵喉管内的涡结构对工作流体和被吸流体的混合有重要影响,相对流向涡而言,展向涡的强度较大,在喉管内的衰减较为平缓;在射流泵中,对两股流体起主要掺混作用的是流向涡,其强度和衰减的速率决定了混合效率;在涡量一定的情况下,流向涡越强,衰减越快;展向涡结构越小,越能加速喉管中的混合,从而提高泵的效率;喉管内涡的分布表明,位于喷嘴中心的出口可能导致较大的损失,各孔喷嘴出口应优先沿圆周方向布置．     

中比转数离心泵多工况设计

为了实现TS65-40-125型中比转数离心泵在实际运行中的水力性能需同时满足多个工况点的要求,借鉴在低比转数离心泵多工况设计中广泛应用的加大流量设计法,对其叶轮进行3次改进.采用Ansys Workbench 12对整个计算域进行结构化网格划分,并对网格无关性进行了分析,利用商业软件CFX进行数值模拟,进口边界设定为均匀来流,出口边界设定为压力出口,采用SST k-ω模型,分析了不同设计方案下叶轮内的压力、湍动能、速度分布,并对泵的外特性进行了预测,最后选取一个最优方案进行试验.结果表明：采用加大流量设计法,恰当的选取叶轮几何参数,可以有效地增加中比转数离心泵的扬程、提高水泵效率,拓宽水泵高效区.TS65-40-125型中比转数离心泵叶轮采用加大流量设计法改型后,设计点水泵扬程比原型对应工况点最多提高了5 m,在5个工况点效率基本满足国家标准要求.研究结果可为中比转数离心泵的多工况设计提供一定的参考.     

导叶参数对混流泵水阻系数及效率的影响

以某混流泵为研究对象,基于Fluent软件,建立相对坐标系下的时均连续方程及N-S方程,并采用RNG k-ε湍流模型、非结构四面体网格和SIMPLEC算法对该混流泵内部三维流动进行数值模拟,在分析网格无关性的基础上,研究叶轮叶片和导叶叶片的静压及绝对速度分布规律,并对在不同的导叶数和不同导叶进口安放角下分别模拟了其在静态时的水阻系数和动态时的性能参数,发现在其他参数不变只改变导叶数时,导叶数为3时该混流泵水阻系数最低,导叶数为9时扬程和效率最高;在设计工况下其他参数保持不变只改变导叶进口安放角,冲角为0°时该混流泵的水阻系数最低,扬程和效率最高,但总体变化不明显.结果表明：在特殊应用环境下、为保证设计所要求效率的情况下,导叶数应尽量少;在设计混流泵的空间导叶时,导叶进口安放角在5°左右的范围内改变,混流泵的性能无明显变化.     

顶隙柱塞在非道路国Ⅱ排放柴油机中的研究及应用

对顶隙柱塞的工作原理进行分析,对我公司现生产的顶隙柱塞和普通柱塞的喷油提前特性进行了对比分析,并在某一非道路国Ⅱ排放发动机上进行性能及排放试验。试验结果表明,顶隙柱塞能够满足非道路国Ⅱ排放柴油机的性能和排放要求,具有推广价值。     

叶轮背叶片外径对平衡轴向力性能影响的研究与探讨

重点探讨轴向力与背叶片外径大小之间的关系,通过对离心泵的轴向力性能进行定性分析。在此基础上,本文将带有背叶片结构的IH100-65-250化工离心泵作为研究对象,利用SolidWorks对五种不同背叶片外径大小的三维实体进行分组建模,对网格采用局部网格加密技术和分区计算技术,以Fluent为计算软件,选用RNG k-ε湍流模型,探讨了在改变背叶片外径大小情况下轴向力的变化特征。通过流场比较分析可以看出,轴向力随着背叶片外径的增大而减小。最后,在试验机上对CFD模拟的结果进行试验检测,试验数据与数值模拟分析的结果基本一致,研究结论可以为离心泵背叶片设计提供一定的理论依据。     

开敞式进水池内部流动的3DPIV实验研究

设计了一个适合3DPIV测量的轴流泵进水池装置,采用3DPIV技术对进水池内喇叭管下方水体进行测量,获得了测量区域流场的三维分布,分析了流场的流动规律。研究发现,测量区域水流具有三维流动特征,但是流场无对称性,且流态变化较大;前部水流流动偏向右侧,后部等区域存在漩涡,漩涡位置有的比较固定,有的随时间变化。     

潜水电泵系统水力过渡过程分析

针对跃龙潜水电排站点新型结构特点,建立了相应的拍门及简单调压塔边界条件的数学模型,运用特征线法对潜水电泵系统进行了停泵水力过渡过程分析,结果表明泵站选型、结构设计合理,运行可靠安全。     

离心泵PIV测量速度处理软件开发

针对离心泵内流PIV测量仅能得到绝对速度的问题,根据速度三角形,采用Visual C++2010开发了能够处理2DPIV和3DPIV的离心泵PIV测量速度处理软件。采用该软件对双叶片离心泵叶轮内的绝对速度分布进行了处理,得到了叶轮流道内的相对速度、无量纲相对速度、相对液流角、动压、角动量等分布,并得到了不同半径上平均无量纲相对速度、平均相对液流角、平均动压以及平均角动量的变化趋势。结果表明,该软件能够处理不同比转数的离心泵PIV测量速度。     

级间间隙对新型井泵性能的影响

为了研究级间间隙对多级井泵性能及流场的影响,以采用叶轮极大直径设计法设计的QS-40-30-55新型井泵为例,应用Fluent软件对不同级间间隙下的模型泵进行了全流场数值模拟．分别从泵的外特性及内部流场分析了级间间隙对泵整机性能的影响,结果表明:在同一流量下,随着间隙的增大,泵的扬程与效率均降低,轴功率基本保持不变;导叶出口处的液体会沿着级间间隙回流,然后通过叶轮与导叶之间的空间流回到导叶中,使得导叶出口及下一级叶轮进口处的流动出现紊乱,增大了流动损失,从而使得泵的性能下降．通过样机试制及试验发现:泵的最高效率点偏向小流量,但也满足国家标准要求;在额定流量下采用两级全流场数值模拟,由于考虑了圆盘摩擦损失及级间间隙泄漏损失,其预测值与试验值相当接近,误差在1％以内,验证了数值模拟方法的正确性．研究结果对新型井泵的优化设计具有一定的参考价值．