冲压焊接多级离心泵叶轮的疲劳强度

为了研究叶轮在运行过程中流场压力脉动作用下的疲劳特性,根据流动及结构的相似性,借助Ansys Workbench多物理场协同仿真平台中的CFX软件,对LVS 3-9型立式多级泵首级内的流场进行数值求解,计算了首级叶轮和导叶中的非定常压力脉动特性.采用流固耦合技术(FSI)中的弱耦合方法将计算得到的叶轮表面流场压力施加到叶轮结构上,分析了叶轮在流场中的受力情况,结合叶轮表面的压力分布特征利用叶轮材料的S-N最小二乘拟合曲线确定了冲压焊接叶轮的疲劳极限,并采用Goodman疲劳极限线图对叶轮结构进行了疲劳强度校核评估.研究结果表明:随着半径的增大,叶轮应力沿叶轮流道从进口到出口逐渐减小,叶轮的变形不断增大,在叶轮边缘达到最大值;在相同半径上,盖板与叶片接合的焊接区域应力明显较大;叶轮的变形均表现为沿轴向的弯曲变形,变形方向指向叶轮进口;电阻凸焊叶轮焊点在各工况下均满足疲劳强度要求,其中叶轮在小流量工况下的应力和应力幅最大.     

叶轮注塑成型模拟及工艺参数优化

为了研究注塑成型过程熔体在型腔内的流动状态,以LKS-250P型花园潜水电泵的离心式塑料叶轮为研究对象,应用Pro/E和Moldflow软件完成了塑料零件的三维建模与造型和注塑成型数值仿真优化的研究工作.依据浇口位置分析和浇口设计原则,对叶轮建立了2种不同的浇注系统,分析了浇注系统对型腔压力、熔接线分布以及体积收缩率的影响,数值计算预测产品可能存在的缺陷,得到了最佳的浇口位置,并对注塑工艺参数进行了优化.研究结果表明,侧浇口与点浇口相比更适合叶轮的注塑成型;叶轮出口处的叶片部分均有短射现象发生,适当地提高熔体温度和模具温度,可以消除欠注等缺陷.通过将CAD/CAE技术应用到离心式塑料叶轮的模具设计和制造中,可为类似产品的设计和生产提供参考,具有一定的工程应用价值.     

导叶出口边位置对深井离心泵性能的影响

选取100QJ30型混流式深井离心泵作为研究对象,借助数值模拟和性能试验的方法,研究导叶叶片出口边位置不同对深井离心泵性能的影响,并分析其内部流场的差异性和规律性.在导叶叶片主要几何参数不变的情况下,调整叶片出口边轴向位置,确定3种不同的导叶方案,其叶片出口边与导叶场域出口的轴向距离分别为6,3和1 mm.采用Ansys CFX软件分别对3个方案进行数值模拟,以两级泵模型建立计算域,划分结构化网格,基于标准k-ω湍流模型和标准壁面函数进行多工况数值模拟,分别对3个方案进行了性能预测,并对预测结果进行了对比分析.结果表明:导叶叶片出口边延伸可抑制由于脱流而产生涡核的演化与成长,进而消除导叶流道内的旋涡,改善次级叶轮进口处液体的流场分布.较前2个方案,方案3中的导叶结构较大幅度提升了导叶的整流能力.     

核主泵四象限特性曲线的数值预测

为实现在核主泵产品开发过程中对四象限特性进行预测与设计方案快速可靠评估,采用全流道内流场数值模拟方法,针对某轴封式核主泵在定转速下的四象限运行特性进行预测,研究基于数值模拟预测四象限特性曲线的可靠性.与试验曲线对比结果表明:在正转逆流及反转逆流工况下预测结果与试验结果一致性好,其扬程和转矩曲线的偏差大部分点在±3%以内,个别点在±5%以内;在反转正流工况预测结果与试验的各曲线变化趋势相同,但预测值与试验曲线之间的偏差较大,其扬程和转矩曲线偏差大部分点在±10%以内,个别点在±20%以内.证明采用基于数值模拟的预测方法能够替代大部分运行区域的试验来获得可靠的特性曲线, 在设计过程中可以采用该方法对设计方案快速评估,但对主泵在反转正流工况的准确数值模拟还需要进一步研究.     

离心泵叶轮内部湍流动能及耗散率分析

本研究基于雷诺时均N-S方程,采用k～ε湍流模型,对标准离心泵叶轮内部湍流进行了数值模拟。采用质量加权平均湍流动能及湍流耗散率的方法,分析发现湍流动能和湍流耗散率沿半径的分布有十分相似的规律;除0.6Qd设计工况,湍流动能和湍流耗散率分布呈现出先增加,随后减小,最后增加的现象;0.6Qd设计工况下,湍流动能和湍流耗散率最大,流体能量损失最为严重,因此从效率方面考虑,应避免泵在小流量工况下运行。     

核主泵压力脉动及其改善方法研究进展

压力脉动是引起核主泵产生振动、噪声等不稳定现象的重要因素,严重的脉动会导致核事故的发生.随着核电事业的快速发展,为使核岛安全稳定运行,核主泵压力脉动的研究对核岛安全的意义变得极其重要.回顾近年来不同研究人员在核主泵压力脉动方面的相关研究成果,通过文献调查讨论了与压力脉动有关的研究,发现压力脉动产生因素主要是核主泵入流冲击、二次回流、动静干涉作用和气蚀等引起的流动紊乱,一般可以通过理论分析、数值模拟和模型试验的方法对核主泵压力脉动进行研究.最后,总结了近十年来核主泵在大、中、小流量工况、卡轴事故工况和失水事故工况时主泵内部各流道压力脉动研究情况,以及通过对叶轮、导叶和涡壳的结构优化改善核主泵内部流道压力脉动的方法.