涡旋前伸式双叶片污水泵设计与试验

通过对LZW1206型立式长轴污水泵的改造,提出了涡旋前伸式双叶片污水泵的设计方法。分析了涡旋前伸式双叶片污水泵中污物的通过机理,认为叶片前伸可以在泵进口流道中形成涡旋,而这种涡旋对长纤维物料有拉直和拉动的作用,得出叶片前伸有利于长纤维物料通过的结论。分析了叶轮蜗壳各几何参数对通过性能和效率的影响,解释了污水泵中蜗壳基圆直径加大有利于提高污水泵性能的原因,并提出水力设计方法。设计实例和试验结果表明,涡旋前伸式双叶片污水泵具有通过性能好、效率优于一般污水泵、且运行稳定的特点。     

前伸式双叶片污水泵设计和通过能力试验

阐述了前伸式双叶片污水泵运行效率高、振动小、噪音低、运行平稳、固体通过能力好,特别是纤维性固体的通过能力好等特点,分析了该泵叶轮结构特点,提出了叶轮水力设计方法,通过卖例说明其设计过程,并对设计的前伸式双叶片污水泵进行了试验验证．指出前伸式双叶片污水泵具有良好的综合性能的原因在于：采用叶片式结构,具有与普通叶片泵相当的效率;采用2叶片叶轮,减少流道的拥堵,提高了固体颗粒的通过能力;叶片大幅度前伸,对于少叶片数的泵来说,只要设计得当,不会引起进口排挤,有利于大大提高抗缠绕能力．     

双“S”形叶轮浆料泵的设计与试验

通过对IC型浆料泵的改造,提出了双“S”形叶轮浆料泵的设计方法.分析了双“S”形叶轮浆料泵中悬浮杂物的通过机理,认为长纤维进入叶轮后将沿着“S”形叶片背面流出叶轮,得出由长短叶片通过过渡圆弧连接而成的“S”形叶片有利于长纤维物料通过的结论.分析了叶轮和蜗壳各几何参数对该泵的通过性能和效率的影响,并提出水力设计方法.试验结果表明,双“S”形叶轮浆料泵有效减少了悬浮杂物在叶片入口处的缠结,解决了流道易堵塞等问题,且性能及效率较同类产品均有一定程度的提高,其中实际扬程提高0.6-1.1 m,汽蚀余量降低0.2-0.5 m,而使用电机功率更是降低了0.42-1.03 kW,在效率上则提高了3%-6%.     

低比转速污水泵叶片包角对水力性能的影响

利用商用软件FLUENT 6.2,在双坐标系下,对雷诺时均N-S方程进行离散,采用标准的湍流模型和SIMPLE方法进行求解,对5种不同的叶片包角叶轮与同一个蜗壳的耦合流场进行了数值模拟,得出了低比转速污水泵叶轮与蜗壳内的压力和速度分布规律,为低比转速污水泵的性能预测,水力设计和优化设计提供了依据.包角为190°的叶片工作面流速分布优于其他包角叶片工作面的流速分布,且该叶轮在隔舌附近产生高压区的面积明显小于其他包角的叶轮,选择优化后包角为190°的叶轮试验并与泵外特性模拟预测结果进行了对比.结果表明：若不改变泵水力部件其他几何参数,随着低比转速叶片包角由小向大变化,泵的内流特性存在较明显的差异,泵效率存在极大值.     

两种叶轮型式潜水排污泵的内流特征与通过能力

为了比较具有不同叶轮型式的2台潜水排污泵的通过性能,采用计算流体动力学方法和SST湍流模型,分别选用清水和固液两相流体为液体介质,模拟双流道污水泵与双叶片污水泵在3种不同流量工况(0.8Q,1.0Q,1.2Q)下的流动特征.对比2台污水泵在输送清水与固液两相流体时的流动参数分布,并对输送这2种介质时的固体颗粒速度和固相颗粒体积分数分布进行分析.结果表明:与双叶片污水泵相比,双流道污水泵内的流动参数分布更加均匀.双流道污水泵叶轮进口存在1个大尺度旋涡,在一定程度上提高了双流道污水泵的通过能力.对比双流道污水泵与双叶片污水泵内固相颗粒分布规律,发现双流道污水泵内固体颗粒的速度更快,局部固体颗粒聚集程度较小,因而双流道污水泵的通过能力强于双叶片污水泵.     

双蜗壳式双吸泵隔板结构对叶轮径向力的影响

分别对单、双蜗壳式双吸泵10个工况点进行全三维流道的数值模拟和试验测试,发现由于双蜗壳式泵内部隔板设计不合理,导致双蜗壳泵较单蜗壳泵在原设计工况点的扬程、效率分别相对下降了21.8％和41.3％.依据双蜗壳设计基本原理,对隔板结构提出3种改进方案,利用雷诺时均方法( RANS)和SSTk -ω湍流模型对每一方案进行全三维流道的定常数值模拟.模拟和试验结果表明:2号双蜗壳泵既保持了泵原有的水力性能,又能够有效地减小叶轮径向力,因此得到双蜗壳式双吸泵中隔板结构的最优设计模型:起始位置为隔舌绕基圆旋转180°、曲线方程为对数螺旋线、终止位置为隔板起始点旋转180°.     

高比转数蜗壳式混流泵准三元水力设计与数值计算

针对高比转数蜗壳式混流泵水力设计研究偏少的现状,在准三元设计理论的基础上,采用不考虑黏性的三元反问题设计与考虑黏性的三元正问题数值计算相结合的方法,设计得到了比转数为603的蜗壳式混流泵,以深入探索三元水力设计方法在开发高比转数蜗壳式混流泵的适用性.在三元反问题设计过程中,首先采用二元水力设计方法得到初始的混流泵模型,然后给定"S"型速度矩沿轴面流线的分布规律,完成新的蜗壳式混流泵的水力设计.应用计算流体力学软件CFX,采用标准k-ε湍流模型,SIMPLE算法求解三维稳态不可压缩雷诺时均N-S方程,分别在设计工况、小流量和大流量工况下对新型泵进行了数值模拟,并且分析对比了泵的水力性能.数值模拟计算结果表明,新型泵叶轮和蜗壳内部流线整齐有规律,叶片工作面和背面静压力分布均匀合理,叶轮叶片轮缘和轮毂附近速度矩沿轴面流线自进口边到出口边的分布规律基本符合"S"型,并且在设计工况下的效率比采用速度系数方法设计的原型泵有了提高,满足了对高比转数蜗壳式混流泵水力性能的要求.     

ES250-370型双蜗壳双吸泵隔板优化设计

针对ES250-370型双蜗壳式双吸离心泵隔板设计不合理导致泵效率不高和径向力过大,使轴发生变形引起密封部件磨损的问题,依据双蜗壳泵设计的基本原理分析了叶轮径向力产生的原因及原双蜗壳泵存在的问题,提出了3种不同隔板位置的改进方案。基于CFX软件提供的RNG k-ε湍流模型及Simple算法对3种不同改进方案的双蜗壳进行定常数值模拟,得到了不同方案蜗壳中截面静压分布云图,并进行了轴应力和径向力分析。模拟和试验结果表明:3号方案双蜗壳泵比原双蜗壳泵额定点效率提高了7%,同时能够有效平衡叶轮的径向力,轴所受到的应力也最小,因此确定3号方案双蜗壳式双吸泵为最优设计,隔板起点为蜗壳的第4断面终点为第8断面,曲线方程为对数螺旋线。     

单叶片开式叶轮的水力设计

系统介绍了单叶片开式叶轮污水泵的水力设计方法，在多种规格泵的试验统计数据基础上，推出了确定叶轮主要尺寸的计算公式，对单叶片的形状和最佳流线的绘型方法进行了详细的阐述，并提出了改善泵性能的一些建议。     

潜水污水泵叶片渐开线型线设计

讨论了渣浆泵上所采用的圆弧线、对数螺线和渐开线型线叶片的优缺点．根据对渐开线性质和几何关系的研究，并通过大量严格的运算和推导，得到了新坐标系中半径为r的圆弧线和渐开线的交点方程、叶片渐开线型线起点和终点的展开角方程，以及渐开线型线设计计算的有关公式．提出了潜水污水泵叶片渐开线型线的具体设计计算方法，列举了两个计算实例．实例表明，渐开线型线叶片应用于潜水污水泵能满足设计要求，并已在实践中取得了良好的效果．     

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。     

农用污水泵水力模型

该项目是由省农机研究设计院承担,由省科委下达的应用基础研究项目,于1993年12月通过评审验收。该项目通过对国内外污水泵现状的比较分析,经过一系列的试验、研究,提出了农用污水泵应以潜水式旋流泵为本项目选型的主要结构型式,并进行了大量的多方案试验,寻找旋流泵性能变化规律,摸索和探讨了其设计规律,通过理论与试验的分析,提出了旋流泵水力模型的经验设计方法。该研究报告立论准确,论据充分,叙述清楚,逻     

基于大涡模拟的离心泵蜗壳内压力脉动特性分析

为了研究由离心泵内部非定常流动引起的蜗壳流道内的压力脉动这一现象及其特性,针对带有三长三短叶片叶轮的离心泵,采用大涡模拟方法计算包括吸水室、叶轮和蜗壳全流道的流场,获得蜗壳流道压力脉动分布特性,并对其进行了频域和时域分析.结果表明：由于叶片和蜗壳的动静相干作用,蜗壳内的压力脉动比较明显;在设计工况下,叶轮与蜗壳交界面周向上的隔舌处脉动最大;蜗壳内各监测点压力脉动的主频都是长叶片的通过频率,次主频为叶片的通过频率;蜗壳流道不同断面上的压力脉动基本一致,而扩压管内的压力脉动要比螺旋段的更有规律性;设计工况下,蜗壳内压力脉动没有明显的高频成分.     

后掠式双叶片污水泵固液两相流动规律的数值模拟

基于Particle模型,采用SIMPLEC算法、多重参考坐标系法对后掠式双叶片污水泵固液两相流场进行数值模拟.液相采用标准k-ε双方程湍流模型,固体颗粒采用离散相零方程模型,分析了固相颗粒体积浓度分别为5%,10%,15%,20%,颗粒粒径分别为0.2,0.4,0.6,0.8,1.0 mm时,固相颗粒在泵内的分布情况及其滑移速度的大小,从而进一步研究泵内过流部件的磨损情况,并探讨了颗粒浓度及大小对泵水力性能的影响规律.结果表明,颗粒直径一定时,随固相体积浓度的增大,颗粒运动轨迹偏向叶片吸力面;叶片压力面及吸力面尾部的后盖板处固体颗粒滑移速度增加明显,该处壁面产生磨损,因此设计时后盖板处应加厚;固体颗粒的粒径及固相体积浓度对泵水力外特性有着不同程度的影响,粒径增加,泵扬程、效率均下降;固相体积浓度增加,泵扬程增加、效率下降.样机试验表明:额定工况下效率为80%,扬程为11 m,设计合理,达到国内污水泵设计的领先水平.     

双蜗壳泵压力脉动特性及叶轮径向力数值模

为揭示双蜗壳离心泵的水力不稳定性,采用雷诺时均方法和SST k-ω湍流模型,对一双蜗壳双吸离心泵进行了三维非定常湍流数值模拟,得到了泵内部流场特性及双蜗壳内压力脉动情况.并对其进行了频谱分析.结果表明双蜗壳内存在比较明显的压力脉动.设计工况下压水室内的压力脉动强度小于非设计工况.在设计工况下,隔舌处和隔板区压力脉动频率均以叶片通过频率为主,其中隔板起始端的脉动幅值最大,约为隔舌处的2.5倍.在大流量工况下,隔舌处和隔板起始端压力脉动频率以叶片通过频率为主,而小流量工况下以叶轮转顿为主.叶轮受到的径向力随着叶轮的旋转呈现不稳定性,其中小流量工况时最明显.3种工况下径向力均指向隔板起始端侧.     

导叶数对多级离心泵反转式透平性能的影响

为研究导叶数对多级离心泵反转式液力透平性能的影响,以多级离心泵反转式液力透平首级为研究对象,设计了3种叶片数的导叶及相匹配的环形蜗壳。利用CFX软件进行定常及非定常数值计算,获得模型泵工况、透平工况的外特性曲线和内流场分布,以及导叶、蜗壳的内部压力脉动数据,并进行分析。结果表明:导叶数越少的模型内部流动越均匀。7片导叶数模型的回收功率及效率均为最大,但导叶数越少的情况下,导叶及蜗壳处的压力脉动幅值也越大。当导叶叶片数大于等于9片时,模型内部的压力脉动幅值基本保持不变。     

离心泵出口角对能量性能影响的F

指出了目前离心泵叶片出口角研究存在的不足。采用FLUENT,在双参考坐标系下,利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行数值离散,选用标准k-ε湍流模型,SIMPLEC方法求解,对一比转速为118的离心泵在不同叶片出口角下的内部流场进行了叶轮和蜗壳的耦合数值模拟和能量性能预测。分析了叶片出口角对离心泵内部流场的影响,指出叶片出口角的改变对叶轮内的射流-尾迹结构影响最为明显。能量性能预测结果表明,随着叶片出口角的改变泵效率存在极值点,结合流场模拟结果分析了泵效率存在极值点的原因。     

蜗壳式离心泵内部非定常数值计算与分析

为研究设计工况下蜗壳式离心泵内部瞬态流动的状态和规律,基于高质量结构化网格和快速成型技术,利用商业计算软件CFX对某型号蜗壳式离心泵进行了全流场非定常数值模拟。通过与定常数值模拟结果及试验结果比较,表明非定常数值模拟能够更为准确地预测蜗壳式离心泵的性能参数,其中扬程最大偏差在4%以内,效率最大偏差在3%以内。受叶轮-蜗壳耦合作用影响,蜗壳式离心泵内部压力脉动周期性明显,监测点压力脉动主频均为叶片通过频率。非定常下的压力场表明,各叶轮流道进口及中间位置的压力分布相近,靠近叶轮出口的压力分布差异明显;蜗壳内部存在明显的二次流动现象,并且随主流运动向前发展。     

单、双出口双蜗壳泵的压力脉动及径向力特性

为研究两种不同双蜗壳型式离心泵的水力特性,采用RNG k-ε湍流模型和滑移网格技术,对单出口双蜗壳及双出口双蜗壳离心泵进行了不同工况下三维非定常湍流数值模拟,得到不同型式双蜗壳泵内压力脉动情况,同时对两种型式泵的径向力进行定常计算对比分析.结果表明:单出口双蜗壳泵内压力脉动高于双出口双蜗壳泵内的压力脉动;在设计工况和非设计工况下,两种型式泵的隔舌及出口处压力脉动的频率均以叶片通过频率为主;在小流量工况下,单出口双蜗壳泵的出口及隔板起始端位置处频率以叶轮转频为主;两种型式双蜗壳离心泵在不同工况下都能有效地平衡径向力,由于单出口双蜗壳泵内存在较为明显的压力脉动,导致其叶轮受到的径向力较大.     

基于正交试验的双蜗壳离心泵水力性能优化分析

离心泵作为一种通用流体机械承担流体运输和能量转换的重任,为得到水力性能优良的双蜗壳离心泵,蜗壳的设计也是不容忽视的一部分。选取蜗壳主要设计参数,建立多组正交表,并通过数值计算的方法,研究双蜗壳主要设计参数对整泵性能的影响。数值计算结果表明:喉部面积大小应根据叶轮高效区选择,以达到叶轮最高效率点与蜗壳最低损失点相匹配,同时增大蜗壳基圆直径和隔舌安放角对水力效率提升约0.76%和0.16%,减小隔板厚度对水力效率提升约0.42%,优化后的双蜗壳离心泵水力效率整体提高约1.7%。