ZWX系列轴流泵水力模型的研究

我国轴流泵效率普遍偏低。对传统的升力法公式进行了改进，应用改进升力法设计的叶轮叶片能有效地控制轮毂和轮缘处边界层及间隙内流动，提高了泵的效率。利用Fluent软件进行流动模拟，叶轮叶片表面及轮毂、轮缘处的速度-压力分布也较理想，改进效果良好。     

超大流量轴流潜水泵叶轮设计与优化

基于升力法对超大流量轴流潜水电泵叶轮进行水力设计,采用计算流体动力学方法对超大流量轴流潜水电泵装置进行全流道数值模拟和性能预测,并对该水力模型进行优化,同时通过试验对计算结果进行验证.分析结果表明：原设计模型在叶轮压力面进口处存在较明显的局部高压区,吸力面进口附近存在明显低压带和局部高涡量区域,消耗较大的能量,是导致叶轮效率低的主要原因之一;通过调整叶片进口角度和叶轮转速2个参数进行模型优化设计,优化后模型叶片压力面的静压分布较均匀,吸力面低压区域相对较小且涡量分布均匀;优化设计明显改善了叶片表面的压力分布和空化性能,同时提高了机组的水力效率;优化后的水力模型性能预测结果与实验结果吻合较好,数值预测结果能够较为准确地反映轴流泵系统的水力性能.研究结果为该类泵水力模型优化和性能改进提供了参考.     

离心泵叶轮入口参数最优化设计的研究

本文提出了离心泵叶轮入口主要参数和叶轮进口边几何形状的最优化设计方法及其应用,利用正交设计法讨论了有关系数对汽蚀比转数的影响。一、叶轮入口主要参数最优化公式我们从最佳入口条件出发,推导叶轮入口主要参数最优化的计算公式。我们知道,必需汽蚀余量△hr(或者NPSHr)是标志泵本身汽蚀性能的基本参     

离心泵叶轮的载荷分布和性能关系的研究

本文用载荷法设计了两种不同载荷分布的叶轮,测试了泵的外特性曲线和叶轮效率曲线,并计算了叶轮的速度分布。本文讨论了载荷分布与叶轮性能的关系,初步得出了最佳载荷分布的规律,为载荷法设计叶轮提供了一定的依据。本研究是在3B-33型离心泵上进行的。     

半开式叶轮自吸泵设计方法研究

通过CWZ型半开式叶轮自吸泵的设计实践,阐述了半开式叶轮自吸泵的设计方法;同时举例给出了计算结果,证明了其可行性。该设计法具有一定的参考价值和现实意义。     

双流道叶轮设计方法研究

双流道叶轮设计采用变宽流道设计法，容易造成高效区向大流量偏移设计点效率偏低，因此需要对流道面积进行控制。对现有文献中双流道叶轮设计方法进行了补充，较为详尽地介绍了流道面积、流道中线分点以及平面流道中线的确定方法。为双流道叶轮设计提供了参考。     

低比转数离心泵叶轮外径的精算

在低比转数离心泵叶轮设计中,经常碰到初算的叶轮外径和精算的叶轮外径相差很远,一般是精算值D_2′大于初算值D_2。解决这样问题的通常方法是用逐次逼近法,即重新设计一个D_2代入有关公式进行精算,一次不行的话,再来一次,直到设计值与精算值相等为止(D_2-D_2′)。然而,这样的计算,往往获得的叶轮外径值D_2较大,造成圆盘损失增加,水泵效率降低。     

高比转数轴流泵水力模型设计

与传统升力法和圆弧法设计不同,以流线法设计高比转数轴流泵水力模型,提出了叶轮出口线性修正的环量分布规律,冲角以轮毂到轮缘增加的新方式进行选择,取值范围为0°～3°,比转数越大,冲角取值越小。应用CFD技术,数值模拟了泵段水力模型全流道流动情况,优化了水力设计参数选择规律,大大减少了水力模型制作和模型试验的次数,研制出了系列轴流泵水力模型,在天津进行的水利部南水北调工程水泵模型同台测试中,该系列模型具有较高的效率和较宽的高效区特性。     

考虑小攻角影响立轴风轮气动性能改善方法

立轴风力机叶片在旋转1周中其攻角正负转化,在0°和180°方位角攻角为零,表现为负力矩,这降低了叶片的平均力矩,也降低了升力型立轴叶轮整体性能.首先概述了升力型立轴叶轮的研究现状,分析指出目前的研究均主要针对叶轮整体机构、叶片结构及流场情况进行大攻角高性能区域的改善,未减轻小攻角区域的影响.针对此问题,提出了2种考虑小攻角影响的立轴风轮气动性能改善方法,干扰气流方法和新变桨方案.前者主要消除0°和180°位置角零攻角和负力矩,后者通过改变高性能区的范围来减小特殊位置角的影响并产生新的性能极大值点.基于叶素动量理论,建立双盘面多流管模型,分别运用于NACA0012翼型、旋转半径为2 m的2叶片Φ型、H型立轴风力机,并且采用Matlab程序设计语言进行相应计算研究.研究结果显示这2种方法大幅度地降低了负力矩影响范围,整体效果改善显著,上盘面都优于下盘面.     

深井离心泵叶轮极大直径设计法

针对深井离心泵外径受井径限制的结构条件,研究了一种深井离心泵叶轮极大直径设计法,其特点是将叶轮前盖板直径扩大到泵体内壁边缘,使叶轮直径在相应的井径条件下达到极大值,它与反导叶导流壳配套,可以使泵体轴向长度减短到极小值.应用这种创新的设计方法,可以使相同规格的井泵单级扬程提高50%左右,生产成本降低1/3左右.详细介绍了这种井泵设计方法的基本理论与叶轮设计计算步骤,并通过流场的数值模拟,论证了其设计的合理性;通过样机试验,证明了这种设计方法不仅可以提高井泵的单级扬程,还可以提高水泵效率,实现深井离心泵全扬程无过载运行.     

深井离心泵的水力设计和二次回归正交试验

根据研发新型井泵节能节材的要求,将水力设计与计算流体动力学技术和二次回归正交试验方法相结合,进行提高井泵效率的试验研究.试验选择深井离心泵的叶轮出口安放角和出口宽度两个几何因素,按二次回归正交试验方案,设计了10副叶轮.通过计算流体动力学技术对包含叶轮、导叶在内的两级新型深井离心泵的全流场进行了设计工况下的三维流场数值模拟,得到了10组设计方案额定点的效率值.通过二次回归正交试验法研究了叶轮出口安放角、出口宽度对效率的影响规律,根据计算结果对新型深井离心泵效率提出了二次回归约束方程.结果表明,采用叶轮极大直径设计法对提高新型深井离心泵的水力效率具有一定的参考价值.     

污水泵水力设计方法及统计规律

污水泵叶轮、泵体设计时与一般离心泵有较大区别，目前尚没有能够统一污水泵水力设计的方法。通过统计大量的优秀水泵模型，给出了统一的叶轮外径、叶轮出口宽度、叶轮进口直径、叶片安放角等叶轮的关键几何尺寸，实验表明，推荐的污水泵水力设计方法是可行的，对于专业设计人员具有重要的参考价值。     

低比转速泵叶轮水力设计方法综述

概括性地介绍了低比转速离心泵叶轮水力设计领域近年中取得的进展和新理论，讨论分析了不同目标的叶轮几何参数计算方法，如建立在对大量优秀水力模型统计基础之上的速度系数法、以计算机编程综合计算叶轮几何参数的解析法；介绍了特殊的叶片绘形方法，如单圆弧曲线，等变角、非等变角螺旋线等，并对这类叶轮水力设计的研究方向提供了有益的建议。     

翼型最大拱度位置对轴流泵水力性能影响的模拟与试验

为了研究翼型拱度对轴流泵水力性能的影响,采用数值模拟和模型试验的方法在参数化翼型的基础上,保持升力系数大体一致,改变翼型最大拱度的位置及高度设计得出对应轴流泵叶轮,分析翼型拱度对轴流泵水力特性的影响。在二维翼型最大拱度位置为0.3L~0.65L时采用翼型优化方法,保证翼型的升力系数基本一致,得到了不同最大翼型拱度位置下的翼型设计方案;针对0.4L、0.5L和0.6L共3种最大翼型拱度位置下的翼型设计方案,采用二维叶栅理论进行轴流泵叶轮设计。其余设计参数均保持不变,得到3副不同的轴流泵叶轮,将配套导叶、弯管、叶轮组合成泵段进行数值模拟计算。最后通过泵段模型试验验证了数值计算结果的可靠性。研究结果表明：为保证轴流泵具有较好的能量性能和汽蚀性能,最大翼型拱度最好选择在0.4L~0.6L的位置。当最大翼型拱度位置为0.5L时,水泵具有较宽的高效区运行范围,流量扬程曲线较为平顺。在小流量区域,最大翼型拱度位置靠近翼型前缘或尾缘时,效率均会下降;在大流量区域,最大翼型拱度位置越靠近翼型尾缘效率越高。随着最大拱度位置向翼型尾缘的偏移,水泵的汽蚀性能有一定的提高。在泵站工程应用时,可通过改变最大翼型拱度位置来满足泵站实际运行的能量性能和汽蚀性能要求。     

离心叶轮内相对速度分布及叶片出口角与离心泵性能的关系

本文研究了离心叶轮内的流动及不同叶片出口角对离心泵性能的影响。在三元流动理论的基础上,编制了用流线曲率法求解离心泵叶轮流场的正命题程序。并将计算结果与不同出口角叶轮的实验结果进行了分析和比较,所得信息可为叶轮的筛选和设计方法的改进提供依据,以期改善泵的性能。     

拉杆式深井潜水泵的轴向力平衡方法

针对深井潜水泵严重的轴向力问题,推出一种轴向力平衡方法,在采用极大扬程设计法的拉杆式深井潜水泵中,将叶轮前盖板直径扩大到泵体内壁边缘,使叶轮直径在同样的井径条件下达到极大值,同时叶轮后盖板直径适当减小,叶轮进口采用端面密封,叶轮轴孔与泵轴的配合采用间隙配合等,使叶轮上的轴向力完全平衡。推算出叶轮上的轴向力只与液体密度ρ、叶轮的旋转角速度ω和叶轮的4个半径相关的公式,以及叶轮上的轴向力完全平衡的尺寸限制条件。     

混流泵叶轮反问题设计与水力性能优化

基于三维反问题设计方法,结合CFD数值模拟,以混流泵叶片载荷分布参数为设计变量,以水力效率为优化目标,采用正交试验方法和响应面函数法建立设计变量与目标函数的关系,对混流泵进一步优化。分析了不同设计变量对目标函数的影响,发现叶轮轮盘进口处载荷对泵的水力效率影响最明显。通过数值模拟对比基准叶轮与优化叶轮性能,优化后的混流泵模型最优工况下的水力效率提高3.2%,且水泵扬程基本保持不变,优化体系具有良好的工程应用价值。     

叶轮进口挡板改善轴流泵非稳定工况性能研究

轴流泵在不稳定区(马鞍区)运行时,叶轮进口存在回流区,水泵效率低、机组振动加剧,严重时将造成机组结构破坏.在轴流泵叶轮进口设置5种挡板方案,采用商用软件ANSYS CFX,分别对不同的挡板方案进行了三维不可压湍流数值模拟.计算结果表明,挡板与叶轮进口的距离是影响小流量工况水泵性能的主要因素,其中方案3为最佳方案.叶轮进口的轴面流场表明,挡板能抑制小流量工况水泵进口处的回流,降低叶片吸力面的压力,增加叶片的升力,从而有效地提高小流量工况的水泵运行效率.     

修改叶轮设计的二种方法

本文针对叶轮的改进设计,研究了叶轮切割定律的应用,及其改变叶轮流道宽度对水泵性能的影响。从而提出了改进叶轮设计的二种方法,如何进行配合使用。     

离心压缩机受损叶轮再制造方法

叶轮是离心压缩机的核心功能部件,极易出现损坏。受损叶轮再制造技术国内面临的主要问题是缺少设计数据。为此,提出一种基于受损叶轮结构特征建立再制造目标模型的方法。设计了离心压缩机受损叶轮的再制造流程;对受损叶轮原始三维点云进行滤波和精简;针对叶轮叶片的损伤区域和未损伤区域,分别提取并拟合叶片截面的边界曲线;重建叶轮叶片的再制造目标模型,通过布尔运算得到叶片损伤部位的三维模型。以离心压缩机受损叶轮为例,进行了再制造实验,再制造后的叶轮误差精度在±0.5 mm范围内,满足工作要求并已投入使用,证明了本方法的可行性。