基于CFD的发动机冷却水泵汽蚀性能预测

以雷诺时均N-S方程为基本控制方程,采用标准k-ε双方程湍流模型及多相流模型,利用计算流体动力学软件CFX模拟了发动机冷却水泵内部的三维湍流流场,对某一叶轮严重损坏的发动机冷却水泵外特性性能和汽蚀性能进行预测,并分析叶轮损坏原因,观察冷却水泵叶轮内部汽蚀情况．模拟结果表明:在85 ℃下模型泵的临界汽蚀余量约为107 m,在表压为0时已发生了较为严重的汽蚀现象,叶轮破坏主要是由汽蚀引起．通过与试验数据进行对比验证,水泵在285 L／min设计流量下扬程为61 m,远远低于常温下的数值模拟结果,说明该泵在实际运行工况下已发生严重汽蚀,试验结果与数值预测结论基本吻合．研究结果对于改善发动机冷却水泵的汽蚀性能、防止和减轻空化现象产生提供理论依据,也为判断和模拟发动机冷却水泵的汽蚀破坏提供了一个快速、准确的计算方法．     

湿地松等5树种在太湖滩地造林耐淹水性比较试验

在太湖滩地用湿地松、美国白蜡、水杉、池杉和柳树（对照）进行了不同树种、不同区域、不同淹水期和不同淹水深度的耐水湿对比造林试验。在淹水深度20～60．5cm、连续淹水时间达40d时观察结果为：①湿地松和柳树（对照）的成活率分别为99．7％和99．5％;美国白蜡、水杉和池杉的成活率分别为19．5％,30．2％和31．1％。②在太湖滩地湿地松表现与柳树（对照）一样,生长势和生长量一切正常,湿地松为常绿树种,病虫害较少,从绿化、美化和景观考虑,建议湿地松作为太湖滩地造林树种之一,并建议作为我国太湖地区淡水森林湿地植被恢复与重建的的适生树种之一。     

轴流泵叶轮端壁区流动特性数值模拟

轴流泵端壁区流动对流场结构、能量传输、水力效率等有着重要的影响。基于CFD技术和高质量结构化网格,对不同叶顶间隙的轴流泵方案进行了全流场数值模拟,探讨了叶顶间隙对端壁区轴面速度、环量等流动参数的影响规律,分析了叶顶泄漏涡的产生机理及其结构,并与高速摄影试验进行了对比。研究结果表明,端壁区叶顶间隙导致进口轴面速度非均匀分布和轮缘侧二次回流;叶轮出口的端壁间隙区轴面流动减弱,且叶顶间隙越大,轴面速度下降幅度越大;叶顶间隙附近的二次回流区使叶轮进口产生环量,当叶顶间隙增大至2 mm时,约50%的流动区域受到间隙的影响而产生预旋;端壁区叶顶泄漏涡的数值模拟运动轨迹及结构与试验一致,在小流量工况下,泄漏涡强度增强,且干扰流场范围扩大。     

采用ILUT预处理的BiCGstab算法及在叶轮内流计算中的应用

介绍Krylov子空间迭代算法及预处理方法。采用有限体积方法对不可压缩流动方程进行离散。对离散形成的大型代数方程组,采用ILUT为预处理的BiCGstab算法进行求解。给出ILUT预处理算法及BiCGstab算法求解代数方程组的步骤。将该算法应用于旋转叶轮内流计算,计算结果与ERCOFTAC叶轮已有的结果较为符合。数值计算表明采用ILUT配合BiCGstab算法比选择标准ILU预处理速度更快,稳定性也较好。     

多级潜水泵内部压力脉动特性

为研究多级潜水泵的瞬态运行特性,基于Fluent软件,采用标准k-ε湍流模型,SIMPLEC算法,在滑移网格技术的基础上,对两级模型泵进行三维非定常数值模拟.得到了潜水泵的水力性能并与试验进行对比,计算了不同位置处的压力脉动情况,并对其结果进行了时域和频域分析.结果表明:不同位置点处压力脉动均呈现周期性变化,其周期接近叶轮叶片数,频率接近叶频,而导叶叶片数对压力脉动周期影响较小;叶轮内的脉动频率从叶轮进口到叶轮出口逐渐增加,且在叶轮出口处达到极大值,导叶中则与之相反;压力脉动最剧烈的地方在叶轮出口处,各监测点的主频几乎都为叶频;次级流道叶轮和导叶各监测点压力脉动系数幅值高于首级流道各监测点;次级流道导叶内仍存在2个波峰,压力脉动并未完全消除,两级导叶内监测点主频不同.     

基于工业CT的水泵叶轮体绘制法三维重建

在水泵叶轮的逆向工程中为了完成三维模型的重建,需要预先获取叶轮原型的全部内部结构信息.利用工业CT分别获取了2个典型的离心泵叶轮原型的367个高精度断层切片图像,编程实现了切片图像由裸数据RAW文件到BMP格式文件的转换.在VC＋＋6.0平台上,应用MFC,OpenGL,ADO,VTK等开发工具,通过断层图像预处理、二维图像处理等数字图像处理技术去除了图像的噪声并显著提高了图像清晰度.编程实现了基于叶轮断层图像序列的体绘制法三维重建,并能进行重建叶轮在任意方向上的实时检查.开发了具有多个数据输入输出接口的水泵叶轮逆向工程软件ReImpeller3D,为叶轮的数值模拟、有限元分析、快速成形、产品数字化加工制造以及产品再设计等提供了直接的几何模型支持.重建实例表明,应用体绘制法进行水泵叶轮的三维重建是可行的.     

闭式试验台水泵装置模型试验过渡过程

为研究闭式试验台试验过程中水泵装置模型各参数的变化规律和特征,采用物理模拟试验的方法,在水泵立式试验台上对某泵站模型泵进行性能试验.通过在稳定转速的条件下逐步减小流量,同时采集装置进出口前后即试验台上下游处的平均压力以及水泵运行时其他工况各参数,分析了试验过程中水泵装置模型的进出口前后的压力及其轴功率变化过程,探讨了试验系统在向稳定工况过渡过程中,水泵及系统内部各工况的变化情况.试验结果表明：在整个过渡过程中,水泵进口前的压力波动不大,相对稳定;出口后的压力在初始阶段呈上升趋势波动,波动幅度较大,经过一段时间后,也趋于相对稳定;轴功率的变化与出口后的压力波动类似,初始阶段波动较大,但变化明显,随着时间的延续,逐渐趋于稳定;过渡过程持续时间大于90 s.     

大型泵站虹吸式出水流道水力特性

分析了影响虹吸式出水流道水力特性的主要设计参数，在数值模拟流道内部三维流动和定性分析流道内部流态的基础上，建立了虹吸式出水流道水力特性评价指标体系。通过分析2个设计方案虹吸式出水流道的流场，定量比较驼峰和出口断面的流速分布均匀度和流道水力损失，客观评价虹吸式出水流道的水力特性，为实现水力设计优化提供了可靠依据，可有效地节省物理模型试验费用和时间，提高水泵装置效率。     

水泵零件强度校核软件数据模型的建立

水泵零件的强度校核是水泵设计的重要环节。为解决传统的水泵零件强度校核方法在精度、效率等方面的不足，采用数据智能读取与处理技术，在功能强大的VC＋＋6．0平台上，开发了实用的水泵零件强度校核软件，该软件由多个模块组成，各模块之间结构上相对独立但数据参数实现共享。零件强度校核的主要操作对象是计算过程中的各种数据，在对这些数据的来源进行分析的基础上建立了逻辑清楚、运行可靠的数据模型，研究了模型中重要数据的实现方法。材料参数的读取采用功能强大的ADO接口从数据库文件中直接读取的方法。软件的实际运行结果表明，该数据模型是稳定、合理、可靠的。     

采用SIMPLEC算法数值模拟双流道叶轮内部流动

采用SIMPLEC算法对双流道泵叶轮内部三维不可压湍流流动进行了数值模拟。计算结果揭示了双流道泵叶轮内部湍流流动的速度分布规律。