井用射流泵—离心泵联合喷灌装置运行工况点的确定方法

一、概述井用射流泵—离心泵喷灌装置常采用射流泵与离心泵并串联的装置形式,如图1所示。该装置在运行中,离心泵的出水流量Q分为两部分,一部分流量Q_0作为射流泵的工作流量,沿B管经射流泵的喷嘴射出,从而     

控制离心泵工况点轴功率的研究

通过对离心泵相关公式的推导演变，得出扬程变化系数?H和效率变化系数?n的函数关系式，为技术人员有针对性地控制轴功率大小，提供了理论依据。     

多级离心泵多工况压力脉动数值模拟

为了研究多级泵中叶轮和导叶的动静干涉现象,采用Ansys CFX软件对某一5级离心泵不同流量工况下非定常流动进行数值模拟,获得并分析了叶轮和导叶内4个典型位置的流动压力脉动分布特性。通过与外特性试验和振动试验结果的对比,验证了数值模拟的可信性。结果表明:各监测点脉动主频560 Hz左右,为2倍叶频处,且振动幅值较大,动静干涉现象强烈;叶轮与导叶交界面的压力脉动强度最大;导叶内压力脉动受叶轮的影响,离叶轮出口越远,压力脉动幅值越小;导叶内在叶频处存在较大峰值,说明叶频是其出口压力脉动的主要成分,流量越小,脉动强度越大。通过掌握压力脉动分布特性,能够为多工况运行的低压力脉动多级离心泵水力设计提供重要的理论依据。     

离心泵叶轮内变工况三维湍流数值模拟

采用工程上广泛使用的标准k—ε两方程湍流模型，对离心泵最佳工况和大流量工况、小流量工况进行了叶轮内部流动的数值模拟，对3种工况下叶轮内的相对流动、径向流动及切向流动进行了分析，探讨了轴向旋涡的特征、叶片流道的挟持约束作用、叶片流道内的压力分布与流量的关系等流动特性。     

多级离心泵多工况内部压力脉动数值计算

为研究多级离心泵内部压力脉动特点和瞬态流动特征,以三级卧式离心泵模型为研究对象,采用DES方法进行了4种不同流量工况下的全流场非定常数值模拟.为保证划分的网格准确反映多级离心泵内流动特性,进行网格无关性分析.通过定常计算的扬程效率和外特性试验值进行对比,证明数值模拟的可靠性.在每级叶轮、正导叶、反导叶上共设置36个监测点,通过分析模拟数据得出压力标准差值图、系数图和频域图.结果表明:导叶喉部是低压区频繁出现的区域,不同流量下,压力脉动呈现周期性变化规律,脉动强度以正导叶最为剧烈,偏离设计流量工况,压力标准差幅值增大.不同流量下,多级离心泵正导叶流道内压力脉动主频为叶频(327 Hz),倍频处峰值衰减迅速.研究成果为揭示多级离心泵内部压力脉动规律提供一定的理论参考.     

离心泵多工况水力性能优化设计方法

基于全局优化算法和各项损失计算的离心泵能量性能计算模型,提出一种离心泵多工况水力性能优化设计方法.该方法以原始设计的关键几何参数值为初始条件、设计工况的扬程为约束条件、多个工况的加权平均功率最小为目标,同时采用自适应模拟退火算法对离心泵能量性能计算模型进行求解,采用超传递近似法来确定各目标函数的权重因子,并采用该方法对一比转数为129.3的离心泵进行了多工况优化,最后分别对原设计和多工况优化设计进行了数值计算,计算结果表明：0.6Qd和1.2Qd工况下,多工况优化得到的功率低于原始设计,而设计工况下,多工况优化得到的功率比原始设计略高;多工况优化得到的3工况点加权平均功率比原始设计低0.06%;多工况优化的3点加权平均效率则比原始设计高0.46%.研究结果对于离心泵的节能设计具有比较重要的参考价值.     

离心泵变工况流场分析及径向力数值预测

针对离心泵内部流场进行了数值计算,计算采用雷诺时均方程和RNGk-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法.在分析变工况离心泵流场的基础上,提出了离心泵径向力数值预测的数学模型,并计算了不同工况下径向力的大小和方向.结果表明,离心泵在设计点运行时径向力最小.通过对比径向力数值预测值和Stepanoff公式预测值的差异可以看出,其差值随流量增大从负到正,相对误差不超过7%,表明离心泵径向力数值预测方法是可行的.     

离心泵关死点内部流动数值模拟

采用非定常雷诺时均方法结合SST湍流模型,对一比转数为86.44的离心泵零流量工况下的内部流动进行了三维全流场数值模拟。基于数值模拟结果,预测了离心泵关死点扬程并与试验结果进行了比较,同时分析了关死点内部流动规律。研究结果表明,CFD预测的关死点平均扬程误差为4.7%;流道1的进口和出口各有一个旋转方向相反的漩涡,2个漩涡在一个周期内会各自发生不同的状态改变,且呈现明显的周期变化;蜗壳扩散段的绝对速度接近于零,流道1内叶片工作面的高速区面积先增加后减小;蜗壳内的静压分布变化明显,流道1的工作面出口处高压区面积随着叶轮的旋转不断减小;泵进口始终存在着6个大小不同的漩涡,且这6个漩涡基本堵塞了整个流道。     

离心泵多工况能量损失系数修正方法

将能量损失系数融入离心泵多工况能量性能模型中,并采用全局优化算法对其进行求解,从而建立了一种离心泵能量损失系数修正方法。采用Pointer优化算法修正了一比转数为92.7的离心泵性能计算模型中各损失系数,同时设计了7个不同叶片出口角、出口宽度、叶片数的叶轮进行了试验研究,并与计算结果进行了比较,结果表明扬程和效率的计算误差均小于4%,从而验证了该离心泵能量损失系数修正方法是可行有效的。本文的研究成果可以提高离心泵多工况水力优化设计的准确性。     

利用规划求解法确定水泵工况点

利用Excel中的规划求解法的基本功能,解决了水泵工况点的确定问题。首先用抛物线方程H=A1＋B1Q＋C1Q2表示泵流量与扬程曲线,方程H需=H净＋h损表示水泵装置的需要扬程曲线。然后根据在水泵工况点水泵的扬程H与需要扬程H需相等这一理论,给出流量的初值,并分别写出水泵扬程H和需要扬程H需与流量Q之间的计算公式,运用Excel计算功能,分别计算出水泵的扬程和需要扬程。利用此方法和水泵工况点确定的相关理论,准确、快速地求解各类复杂条件下水泵的工况点。这种方法与传统的图解法、数解法相比,具有快捷、精确等优点。     

离心泵机组并联调速优化运行的数值解法

通过对离心式水泵高效工作区的性能曲线进行二次拟合,分析了离心式水泵机组并联调速运行特性.以泵机组功率最小为目标函数,以系统流量为约束条件,提出了一种符合水泵并联调速运行特性的最小功耗优化数学模型,将不同转速泵并联调速的最优控制问题转化为求解多元函数条件极值问题.采用拉格朗日乘数法和非线性方程组的Newton迭代法求解该模型,给出了并联调速机组优化运行时工况点的计算方法.试验结果证实了该模型的有效性和可行性.     

Excel2000在水泵工况点求解中的应用

水泵工况点求解的方法有多种。随着微软公司Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ软件的出现，Ｅｘｃｅｌ２０００或Ｅｘｃｅｌ９７给工况点求解带来了很大方便。文中以Ｅｘｃｅｌ２０００为例，提出利用其列表、函数计算和绘图等功能，解决水泵工况点求解的一般方法，并根据这种方法提出解决串联、有分支管路、并联等复杂水泵装置的工况点求解办法和步骤；在这些求解过程中还提出了Ｅｘｃｅｌ２０００一些试算中的应用。该方法比过去常用     

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.     

瞬态工况下离心泵的流体运动

在理想流体欧拉方程的基础上，根据动量矩定理推导转速稳定和不稳定时的离心泵基本方程式，给出叶轮旋转加速和流体加速对性能影响的数学描述方程。研究离心泵非稳定工况下。叶轮内部流体的流动情况。     

离心泵用赫姆霍兹水消声器声学特性数值模拟

为了降低离心泵沿管路传播的辐射噪声,基于有限元理论,运用AnsysCFX软件对不同工况下离心泵出口压力脉动进行计算．研究了离心泵出口压力脉动特性,运用声学软件Sysnoise对内置和外置连接管、不同连接管长度、并联连接管、串联和并联共振腔以及改变串联和并联共振腔内连接管长度的赫姆霍兹水消声器的声学特性分别进行仿真,并分析其影响规律．仿真结果表明：连接管长度、连接管连接方式能有规律地改变赫姆霍兹水消声器的共振频率和传递损失;串联和并联共振腔可以同时出现多个共振频率,但串联共振腔产生的共振频率向其各自单腔的共振频率的两端移动,传递损失有所下降,且各腔内共振频率相互影响;并联共振腔产生的共振频率向其各自单腔的共振频率的内部移动,同时传递损失大幅增大,各腔内传递损失互不干扰．     

复合叶轮离心泵数值模拟正交试验设计方法

按无过载离心泵设计要求,选择对复合叶轮离心泵性能影响比较关键的叶片出口安放角β2、叶片出口宽度b2、喉部面积Ft和短叶片进口直径Di的4个参数为变化因素按正交方案设计了9台复合叶轮离心泵模型。采用Fluent全流场数值模拟方法对设计的9台模型泵进行正交试验,得到了各几何参数对复合叶轮离心泵各性能指标影响的主次顺序, 并得出模型泵的最优设计方案。对最优设计方案的样机试验表明,全流场数值模拟方法的选 优结果在实现无过载的同时,保持了较高效率,达到了试验目的。研究结果验证了全流场数 值模拟正交试验选优的可行性。     

离心泵节能运行的探讨

通过分析离心泵在不同流量范围的能耗，提出了离心泵节能运行点的判断，并给出了实例。     

离心泵运行调节能耗分析

详细介绍了离心泵的节流调节、分流调节、串并联调节和变速调节等主要运行调节方式的调节原理、调节方法、调节范围．分析了其水力损耗、运行效率、总的优缺点以及适用场合．节流调节、分流调节的流量可连续调节，但后者能量损失相对较大，常用于安全可靠性有要求的场合；串并联运行调节不能实现流量的连续变化，但调节范围宽，理论上没有额外水力损耗；变速调节是，只要转速可连续变化，流量就可以连续变化，除泵内损失外，系统无额外的水力损失，节能效果明显．     

离心泵空化流动数值计算

为了研究离心泵内部复杂的三维空化特性,采用改进的空化模型和湍流模型中的Standard k-ε模型和修正的RNG k-ε模型,对离心泵内部有、无空化流动进行了计算和分析,得到了设计工况下初生空化、发展空化和严重空化时叶片吸力面和压力面上的压力,并与无空化做了对比,提出了空化初生判定准则,系统划定了离心泵的空化区域。结果表明,随着进口压力的降低,空泡首先出现在叶片进口的吸力面,然后沿着叶片型线运动,形成附着空泡,进而空泡尾迹脱离主流,偏向压力面,堵塞部分流道,最终占据全部流道,使液流断裂;设计工况下初生空化数(σ=0.306 7)和严重空化数(σ=0.028 1)相差一个数量级;从叶轮子午面上看,空泡首先在靠近后盖板处出现,逐步向前盖板运动,并附着在前盖板圆弧附近;离心泵空化细分为初生空化、临界空化、发展空化、完全空化、断裂空化5个空化过程。