离心泵蜗壳内部三维不可压湍流场

基于标准k- 湍流模型，采用SIMPLEC算法，在贴体坐标系下， 通过求解时均化的Navier-Stokes方程，对一离心泵蜗壳内部三维不可压湍流场进行了数值模拟。得到了离心泵蜗壳内速度、速度矩、压力等参数的分布，分析了蜗壳内部流动的特征。研究结果表明：蜗壳对称面上流动比较均匀，随着半径的减小周向速度分量和径向速度分量逐渐增加，且径向速度分量增加得较快；各径向截面上，速度分布的对称性好，幅角 后，径向截面上出现二次流现象；速度矩沿径向的分布随半径增大略有提高，沿蜗壳幅角方向的分布不等于常数，但其平均值基本不变；蜗壳内压力分布较为均匀，只是在隔舌附近有较大的压力梯度；流量沿蜗壳包角的分布基本遵循线性规律。     

圆柱水射流中的能量分布与统计特征

在13,15,17 MPa压力下,采用相位多普勒粒子分析仪（PDPA）对自由圆柱水射流的轴向速度、轴向脉动速度和液滴粒径进行测量,对通过射流场中不同位置测量体的单个液滴特征进行统计分析,以获得单个液滴的轴向速度和对应的液滴数的相关特征,进而分析射流束中的能量分布.研究结果表明：在相同压力条件下,不同轴向截面上的轴向速度分布呈现一定的相似性,截面边缘处的轴向速度梯度较大;截面边缘处的轴向脉动速度较大,且随射流压力增加,轴向脉动速度增大.对位于中间点的测量体,具有较高速度的液滴占据绝大多数;对边缘处的测量体,液滴速度谱较宽.在不同轴向截面上,随射流压力的变化,对应位置的统计关系变化规律不同.在设定的第1采样时段内,在各中心点处测量体内采集到的有效液滴数相差不大.但穿越边缘点测量体的有效液滴数随射流压力和截面位置的变化极不规则.     

冷却塔用水轮机轴向出水蜗壳的设计与CFD分析

针对一种桨栅呈辐状式分布的冷却塔用新型水轮机,设计出一种适用于该水轮机的特型蜗壳,该蜗壳在结构上首次采用由圆形截面向椭圆截面过渡的轴向出水方式,这种设计不仅能有效节省冷却塔内部空间,同时也具备良好的引水性能。蜗壳设计采用了理论分析和CFD数值模拟计算相结合的方法,根据蜗壳纵向断面压力和速度分布图得出其断面处的压力和速度分布规律;结合蜗壳出口处速度矢量图,分析出口环面上标称圆圆周速度、随机点轴向速度和圆周分速度矩的分布特点。结果表明,该蜗壳的水力性能与理论设计相符,具有很高的实用价值。     

离心泵蜗壳内部三维不可压湍流场数值研究

基于标准k-ε湍流模型,采用SIMPLEC算法,在贴体坐标系下,通过求解时均化的Navier-Stokes方程,对离心泵蜗壳内部三维不可压湍流场进行了数值模拟。得到了离心泵蜗壳内速度、速度矩、压力等参数的分布,分析了蜗壳内部流动的特征。研究结果表明:蜗壳对称面上流动比较均匀,随着半径的减小,周向速度分量和径向速度分量逐渐增加,且径向速度分量增加得较快;各径向截面上,速度分布的对称性好,幅角>160°后,径向截面上出现二次流现象;速度矩沿径向的分布随半径增大略有提高,沿蜗壳幅角方向的分布不等于常数,但其平均值基本不变;蜗壳内压力分布较为均匀,只是在隔舌附近有较大的压力梯度;流量沿蜗壳包角的分布基本遵循线性规律。     

脱硫泵固液两相流动的数值模拟与磨损特性

采用k-ε-Ap模型模拟了脱硫泵内固液两相流动,并对3种直径的颗粒浓度分布、速度分布及磨损特性进行了研究.结果表明,不同直径的固体颗粒在叶片压力面上的体积浓度均比吸力面上高,其浓度随颗粒直径增加而增加;在蜗壳中,颗粒主要分布在蜗壳近壁处,并随颗粒直径增大而浓度增加.其相对速度矢量方向基本沿叶片表面,与叶片相切,因此在叶片上主要发生滑动磨损;固体颗粒以较小角度与蜗壳壁面相碰撞,随颗粒直径增大,角度略有增加,在离心力的作用下,固体颗粒以较大径向速度挤压蜗壳壁面,并沿蜗壳周壁向出口运动,导致蜗壳发生严重滑动磨损;颗粒在蜗壳隔舌附近的运动比较紊乱,导致在隔舌部位主要发生冲击磨损.数值模拟结果与实际磨损情况比较吻合,表明所采用的计算方法是可行的.     

超大型离心泵内脉动压力特性研究

采用大涡模拟方法对某超大型明蜗壳立式离心泵进行全流道三维非定常数值分析,得到了运行状态下的泵内流场脉动压力特性.研究结果表明:泵内流态复杂,脉动压力的频率由泵的转动频率、叶轮叶片数和固定导叶数等多因素耦合决定;脉动压力幅值从蜗舌至蜗壳出口沿蜗壳周向先逐渐减少然后再逐渐增大,从叶轮至蜗壳沿泵径向快速减小,扩散段脉动压力变化不明显.     

螺旋离心泵固液两相非定常流动诱导力特性

采用雷诺平均N-S方程,结合滑移网格技术对150×100LN-32型螺旋离心泵进行了固液两相非定常流动的数值计算,给出了在不同固相体积分数下蜗壳出口面的压力脉动、叶轮径向力、叶轮轴向力以及作用在叶轮上扭矩的分布规律,并分析了固相体积分数的变化对其大小和方向的影响.结果表明,不同固相体积分数对蜗壳出口面压力、作用在叶轮上的扭矩、轴向力和径向力在1个周期内的变化趋势和力的方向没有影响,但各个力的大小随着固相体积分数的增加而增大;蜗壳内壁各监测点的压力在1个旋转周期内呈波动状态,并且波动趋势明显不同,这与各监测点的位置和叶轮与蜗壳之间的干涉作用有关,随着叶轮的旋转,在螺旋叶片的作用下,全流道内的压力顺着蜗壳内壁沿叶轮旋转的方向逐渐增大;固相体积分数的改变对蜗壳内各监测点的压力脉动趋势影响较小,固相体积分数的增加使得各监测点的压力值随着固相体积分数的增加而增加,但是固相体积分数变化对蜗壳表面压力波动的幅值影响较小.     

蜗壳结构对液力透平径向力的影响

为研究蜗壳结构对液力透平径向力的影响,以某化工厂XWT 500-18型液力透平为研究对象,采用SST k-ω湍流模型和边界层网格,对单蜗壳、双蜗壳匹配同一叶轮的液力透平进行内部流场数值模拟.根据数值计算结果对比分析2种不同蜗壳结构液力透平的外特性、压力分布、径向力特性.结果表明,在全工况内,单、双蜗壳透平的水头、轴功率接近,双蜗壳结构并无性能优势;双蜗壳结构由于隔板的存在使得叶轮进口附近的静压分布不如单蜗壳的均匀;在最优工况点下,单蜗壳透平的径向力最小,约为双蜗壳的一半,双蜗壳液力透平的径向力水平大于单蜗壳液力透平,双蜗壳液力透平径向力平衡较差;单、双蜗壳液力透平径向力方向与隔舌夹角在小流量下变化较大,在大流量下变化较小.分析结果可对液力透平径向力的认识和蜗壳设计提供参考.     

零流量工况下双叶片泵内部流场三维PIV测量

采用三维PIV测试技术对一比转数为111的双叶片泵零流量工况下的内部流动进行了测量.采用基于光纤制作的外触发同步系统和等效标定方法等关键技术来保证三维PIV测试精度.在Visual C++2005平台下,根据速度三角形,编写了三维PIV速度合成程序,将测量的绝对速度与圆周速度合成得到相对速度.结果表明:隔舌对叶轮内绝对速度场影响较大;叶轮流道内3个测量平面上都存在较大范围的漩涡区,但漩涡的大小、位置有所不同;蜗壳扩散段存在低速区域,该区域的绝对速度小于0.62 m/s,且存在漩涡现象;3个测量平面上,叶轮流道内、蜗壳扩散段及隔舌附近区域的轴向速度各不相同.     

蜗壳结构对高温熔盐泵转子运行稳定性的影响

为了研究蜗壳结构对熔盐泵输送高温介质时转子运行稳定性的影响,设计了相同运行工况条件下的单蜗壳、双蜗壳双出液管结构的2种熔盐泵.利用ANSYS 软件对2种蜗壳结构熔盐泵的内部流场进行了非定常数值模拟,并分析了转子部件上的温度分布;将流场和温度场的计算结果同时加载到转子部件上,进行叶轮和轴上的流热固耦合分析,探讨了2种结构熔盐泵转子部件的应力、变形量和模态.结果表明:双蜗壳结构可以减小叶片表面的压力载荷,提高叶轮表面压力分布的对称性;单蜗壳熔盐泵叶轮和轴的最大变形量较大;而且单蜗壳熔盐泵转子部件在不同旋转角度下最大变形量变化较大,相比于单蜗壳熔盐泵转子的等效应力,双蜗壳熔盐泵叶轮的最大等效应力较大,但双蜗壳熔盐泵泵轴的最大等效应力较小;2种蜗壳结构流场条件下,转子部件运行时均满足结构强度要求.     

增压器蜗壳喷嘴出口的变宽度设计思想和计算

为了研究涡轮增压器无叶蜗喷嘴宽度对其出口气流速度场分布的影响，用k-ε双方程模拟模拟蜗壳内的气流运动情况，计算了不同喷嘴宽度对无叶蜗壳喷嘴出口气流角和速度分布的影响。计算出发现固定喷嘴宽度难以解决气流角和速度分布不均匀的问题，因而提出了一种变喷嘴宽度的设计思想。计算结果表明，变喷嘴宽度能明显改善气流角和速度分布的均匀性。     

增压器无叶蜗壳内三维可压湍流流场的数值模拟

用心形线表征了一种增压器无叶蜗壳双梨形流道截面轮廓，用有限差分法对蜗壳内三维可压湍流流场进行了数值模拟计算，通过与IFA300型热膜风速仪的测量结果相比较，表明两者具有良好的一致性。分析了其喷嘴出口处及流道截面上的速度分布，结果表明，蜗壳尾段喷嘴出口处的速度较低，其余部位处速度分布较均匀；在蜗壳与初始截面处的流道中存在涡流。     

基于Frenet标架的涡旋始端型线重构与几何特性分析

针对当前型线研究中尚未建立表征修正型线和主体型线固有特性统一模型的问题,建立了基于Frenet标架曲率半径函数的涡旋型线通用方程,分别采用零次曲线和一次曲线对涡旋始端型线进行重构.定量分析了型线参数对涡旋始端齿厚的影响,构建了基于母线曲率半径函数方程的涡旋压缩腔面积几何模型,研究了曲率半径函数参数对面积特性的影响.结果...     

类金刚石薄膜摩擦性能AFM/FFM试验

用摩擦力显微镜(FFM)研究了不同类金刚石(DLC)薄膜的微观摩擦性能。利用化学气相方法沉积制备了DLC薄膜,观察了表面形貌,并测定了其粘附力值,同时,在考虑外加载荷和扫描速度的基础上考察了薄膜的摩擦特性。结果表明:DLC薄膜的表面粗糙度随基底负偏压的增加而减小,而粘附力却相反;DLC薄膜的摩擦系数取决于样品表面粘附力和粗糙度的大小。在扫描速度较小时,由于针尖和样品之间的粘滑作用,摩擦力随探针扫描速度的增加而增大;而当扫描速度较大时,由于DLC薄膜发生相结构转变的缘故,摩擦力却与扫描速度成反比关系。     

前弯型叶片液力透平的数值计算

为研究具有前弯型叶片液力透平的性能,设计了3种不同比转数具有前弯型叶片液力透平.采用全流场和结构化网格技术对液力透平内部流动进行数值计算,分析了具有前弯型叶片液力透平在不同流量下的外特性、压力场和速度场,得到了液力透平叶轮和尾水管内部流场随流量变化规律.研究结果表明:透平内部压力场从蜗壳进口经叶轮到尾水管出口压力逐渐减小,随流量的增大,液力透平的进出口压差逐渐增大;在前弯型叶片工作面存在旋涡区域,旋涡位置和区域大小随着流量的变化而变化;在尾水管横截面上存在随流量而变化的圆周速度分量;叶轮内部的水力损失是前弯型叶片液力透平内部的主要的水力损失,在3种液力透平中都占总水力损失的60%以上,并随比转数增大而逐渐增大.因此,前弯型叶片液力透平的优化设计应主要集中在叶轮研究.     

高效农用涡旋压缩机密封与控制响应分析

为解决农用涡旋压缩机切向和径向泄漏的问题,对涡旋压缩机的密封装置进行了设计和优化。涡旋压缩机的主要由防自转结构、支架体、动涡旋盘和静涡旋盘组成,其主要工作部件为动涡旋盘和静涡旋盘。采用迷宫密封结构及定长流动理论进行密封流场的计算,并利用湍流模型对通道模型进行计算,优化迷宫槽尺寸和结构,以提高密封性。对迷宫密封的泄漏量进行试验,确定了泄漏量的计算公式,并通过试验证明了迷宫密封方式的密封效果良好。     

涡旋压缩机压力腔内流场分析

由于涡旋压缩机的内部结构,利用常规实验测量的方法来获得涡旋压缩机工作时的瞬时流场信息十分困难。基于Fluent的动网格技术完成了三维涡旋压缩机压力腔内瞬态流场仿真,得到了各个转角位置的温度、压力变化过程以及生动丰富的瞬时流场信息,为涡旋压缩机的优化设计提供了理论参考。     

基于LabVIEW的涡旋盘型线测试系统

介绍了基于虚拟仪器的渐开线涡旋型线测试系统,分析了该系统的机构原理,系统误差及误差纠正方法。该系统是利用直线运动与旋转运动的合成运动形成标准的圆渐开线轨迹,与待测零件型线轨迹进行比较的方法,进行测量型线轮廓度的误差;通过运用角编码器及丝杠误差的软件修正,可以较好的消除系统误差。将虚拟仪器技术应用到涡旋型线测试系统中,能...     

Numerical study on two-phase flow in horizontal pipe

Two-phase flow in a horizontal pipe was investigated by using numerical and experimental visualization methods.A horizontal pipe was built for qualitative and quantitative flow visualization.The length of horizontal pipe flow system was 9.5 m and the inner diameter was 51 mm.High-speed video method was used for the qualitative visualization and PIV method was applied for the quantitative visua-lization.The same geometry model was used for the numerical study.Three flow regimes including stratified flow,elongated bubble and slug flow field were generated and visualized by using numerical and experimental methods.The results show that the numerical simulation results are qualitatively si-milar to that of the experimental results.In addition,more quantitative results can be analyzed by numerical method.Development and decay process of slug flow was investigated,showing that the decay of slug heavily depends on the magnitude of nose velocity and its lasting time.It can also be found that the liquid superficial velocity plays a significant role in affecting the slug frequency.When keeping the gas superficial velocity constant,the frequency will increase with the liquid superficial velocity.     

黄土新含水层饱水机理的试验研究

以黄土原状土为研究对象,进行室内饱水试验,利用Diviner2000含水量测定仪,取得第一手资料。根据实验所得数据资料,首先对黄土饱水过程是否完成进行了判断,然后对黄土层不同深度体积含水量、累积饱水量、饱水速率、不同深度处的水力梯度等随时间的变化规律进行分析。经判断,黄土试样达到基本饱和,其饱和含水量为12.3%,小于国内同类研究结果,究其原因在于试样顶部裸露,饱水过程存在蒸发。最后,揭示出黄土层的饱水机理。