离心式渣浆泵的汽蚀状态分析与计算

从理论上分析了泵内产生汽蚀的原因，在对离心式渣浆泵与普通离心泵汽蚀特性比较的基础上．分析了渣浆泵汽蚀余量与叶轮入口几何参数关系；依据有关试验数据，找出了渣浆泵汽蚀余量经验计算公式，并给出了计算实例。给泵企业工程技术人员计算渣浆泵汽蚀余量提供参考。     

如何提高离心泵抗汽蚀性能

从离心泵发生汽蚀的原因、危害中找出抗汽蚀性能的方法,一是确定泵的安装高度。二是改进叶轮入口的几何形状。三是采用抗汽蚀材料。四是采用诱导轮。     

变螺距诱导轮的设计计算

为了有效降低泵的必须汽蚀余量,泵的吸入口可加装前置变螺距诱导轮。但变螺距诱导轮的设计方法还在摸索阶段。本文从分析变螺距诱导轮螺距变化规律入手,以诱导轮入口无汽蚀,出口扬程满足离心叶轮进口能量要求为计算依据,推导了诱导轮基本结构参数的计算方法。按照该方法设计的诱导轮可获得良好的汽蚀性能。     

提高离心泵抗汽蚀性能的措施

当离心泵发生汽蚀时,叶轮会遭受汽蚀破坏,影响离心泵性能并妨碍其正常运行。为此,简要阐述了离心泵汽蚀危害及提高离心泵抗汽蚀性能的理论依据,同时介绍了改善叶轮设计、提高离心泵抗汽蚀性能的传统措施和最新方法,并探讨了CFD在抗汽蚀性能研究中的重要作用,指出了利用CFD技术提高离心泵叶轮抗汽蚀性能是今后的研究热点。     

叶轮口环间隙对农用离心泵汽蚀性能的影响

通过对农用离心泵的汽蚀性能进行介绍,建立了离心泵汽蚀余量的理论计算方程,并分析了汽蚀余量与叶轮口环间隙大小之间的关系.在此基础上,选用RNG k-ε湍流模型,局部网格加密技术和有限体积算法对LZA50-3400离心泵在Fluent软件中进行数值模拟,探讨了在改变叶轮口环间隙大小情况下液体进口处流场的流态特征.通过流场比较分析可以看出,离心泵叶轮口环间隙越小,则过流面积越大.这有利于改善入口流态,所以汽蚀性能也就越好.最后,在试验机上对CFD模拟的结果进行试验检测,试验数据与数值模拟分析的结果基本一致,可靠的研究结论可以为农用离心泵口环结构的研究和设计提供一定的理论依据.     

高速混流泵汽蚀特性与汽蚀性能改善方法

分析了用于推进系统的大功率混流泵影响汽蚀特性的主要因素。讨论了启动过程的汽蚀特性以及混流泵汽蚀性能与流量、转速、叶轮参数的关系。分析结果表明,启动过程中的汽蚀现象使混流泵瞬态性能迅速下降,汽蚀性能与流量、转速、叶轮参数等有密切关系。选取最佳汽蚀性能工况点为设计工况点,在满足尺寸要求前提下降低转速,采用合理的叶轮参数等手段可有效提高混流泵的汽蚀性能。     

离心泵汽蚀余量计算与预测

由于泵会在偏离设计工况或者叶轮切割的条件下运行,因此研究泵在非设计工况点的汽蚀余量是有意义的。从泵的汽蚀余量计算公式出发,分析了泵汽蚀余量实验确定方法和预测方法的不足。泵汽蚀特性由泵叶轮进口决定,与泵扬程无关,据此提出了一种与叶轮外径无关的应用“拟似”扬程确定泵汽蚀余量的方法。分析了泵汽蚀性能与几个关键参数之间的关系,提出了预测泵汽蚀性能曲线的简单有效的方法。     

离心泵汽蚀特性分析

根据离心泵汽蚀余量的计算公式来分析影响泵汽蚀特性的因素,主要包括泵体设计和叶轮进口设计.假设泵进口来流无预旋,将由流动变量表征的泵汽蚀比转速公式,改写为由几何参数也就是反应泵体设计和叶轮进口设计的两个系数以及进口叶片安放角和轮毂比表示的形式,并通过绘制汽蚀比转速的图谱来分析影响泵汽蚀比转速的设计因素.通过图谱发现,获得最高汽蚀比转速对应的最优进口叶片安放角在10°-30°之间,叶轮进口处的设计比泵体的设计对泵汽蚀比转速的影响大.另外,根据初生汽蚀比转速的计算公式认为,基本上所有的离心泵都在汽蚀状态下工作.划分了离心泵的容许汽蚀运行区域的边界,即扬程下降0.5%时对应的汽蚀比转速曲线.     

水泵叶轮室汽蚀原因分析及改造方案探讨

分析了樊口电排站水泵叶轮室汽蚀产生的原因,提出了采用嵌装不锈钢衬套的方法进行汽蚀改造。针对樊口电排站的具体情况,制定了相应的改造工艺流程,并对改造方案进行了设计。为大中型轴流泵叶轮室汽蚀改造提供借鉴。     

离心泵变螺距诱导轮的开发

为了提高离心泵的抗汽蚀性能,在离心泵叶轮入口处配置变螺距诱导轮,诱导轮设计为变螺距结构,以较小的叶片入口角获得较小的进口流量系数,以较大的叶片出口角产生足够的扬程,满足诱导轮本身的汽蚀性能要求以及离心叶轮入口压力性能的要求．基于诱导轮水力计算方法,分析了变螺距诱导轮的汽蚀性能及变螺距诱导轮重要参数组合,研究了诱导轮的螺距变化规律,给出了变螺距诱导轮应用实例,通过对不同的诱导轮的试验,结果表明,配置变螺距诱导轮的泵组具有良好汽蚀性能．鉴于所介绍的设计方法,考虑一定的尺寸、结构等因素,推出了一组变螺距诱导轮,以便对变螺距诱导轮的生产和进一步的研究提供参考．     

离心泵兼顾效率和汽蚀性能的理论分析与设计

从泵效率和抗汽蚀性能两者互为兼顾的观点出发，分析了离心泵叶轮几何参数与泵效率、汽蚀性能之间的定性关系。结合设计经验和实例，提出了叶轮主要几何参数的取值范围。     

屏蔽泵抗汽蚀性能的试验

介绍了低汽蚀屏蔽泵的结构和工作原理，分析了该种泵的性能特点以及汽蚀产生的原因等，提出了提高抗汽蚀性能所采取的措施。从改善叶轮进口几何形状的设计方法方面来降低泵的汽蚀余量，例如叶轮进口直径Dj，叶片进口安放角β1，叶片进口边的形状，叶片数，叶轮进口流道形状等。对两台屏蔽泵进行了性能试验：通过能量性能试验确定出扬程H、输入电机功率N、机组效率ηgr与流量Q之间的关系，通过汽蚀性能试验确定临界汽蚀余量△hc与流量Q之间的关系。结果表明，两种规格屏蔽泵的性能均达到了设计的要求。     

离心泵多目标多变量优化设计模型实用化研究

从离心泵整体损失功率最小、抗汽蚀性能和无驼峰扬程曲线作为设计目标,在考虑叶片入口预旋的条件下建立了一个实用化离心泵的多目标多变量优化数学模型。应用MATLAB遗传算法工具箱对该多目标多变量优化模型进行数值求解,得到了叶轮进出口直径、叶片进出口安放角、叶片进口位置、叶轮出口宽度、叶片数及包角等关键设计参数的优化结果。最后采用CFD数值模拟的方法来进行验证,表明该优化方法是实用可行的。     

基于CFD的发动机冷却水泵汽蚀性能预测

以雷诺时均N-S方程为基本控制方程,采用标准k-ε双方程湍流模型及多相流模型,利用计算流体动力学软件CFX模拟了发动机冷却水泵内部的三维湍流流场,对某一叶轮严重损坏的发动机冷却水泵外特性性能和汽蚀性能进行预测,并分析叶轮损坏原因,观察冷却水泵叶轮内部汽蚀情况．模拟结果表明:在85 ℃下模型泵的临界汽蚀余量约为107 m,在表压为0时已发生了较为严重的汽蚀现象,叶轮破坏主要是由汽蚀引起．通过与试验数据进行对比验证,水泵在285 L／min设计流量下扬程为61 m,远远低于常温下的数值模拟结果,说明该泵在实际运行工况下已发生严重汽蚀,试验结果与数值预测结论基本吻合．研究结果对于改善发动机冷却水泵的汽蚀性能、防止和减轻空化现象产生提供理论依据,也为判断和模拟发动机冷却水泵的汽蚀破坏提供了一个快速、准确的计算方法．     

低比转数离心泵叶轮内汽蚀两相流三维数值模拟

阐述低比转数离心泵叶轮内汽蚀两相流基本理论,采用两相流混合模型对叶轮内定常三维湍流汽蚀流场进行数值模拟。根据计算结果的液相和空泡相主要流动特征,分析汽蚀发生过程叶片上的静压分布,揭示叶轮内汽蚀两相流场的内在特性。     

离心叶轮设计系数选用原则

离心叶轮设计系数的选用决定了叶轮设计的优劣,以汽蚀余量最小为目标函数对单吸式和双吸式离心叶轮的进口设计系数进行了分析,结果表明,单吸式和双吸式叶轮的进口条件不同,相应得到的进口设计系数选用曲线也不同,在低比转速条件下,以汽蚀余量最小为优化目标得到的结果小于斯捷潘诺夫的推荐值．根据对速度和扬程的要求分析了离心叶轮的出口设计系数,对于单吸式叶轮,计算结果要大于斯捷潘诺夫推荐值,而双吸式叶轮的计算结果与后者的选用值推荐非常接近,结果表明,斯捷潘诺夫的推荐曲线适用于设计效率较高的双吸式离心叶轮．     

基于混合模型的离心泵叶轮内汽蚀

为了分析离心泵发生汽蚀情况下叶轮内流场的分布以及汽泡相的体积分数，采用两相流混合模型对叶轮内三维湍流汽蚀流场进行数值计算。根据计算结果静压分布和汽泡相的流动特征，揭示叶轮内汽蚀两相流场的内在特性。     

轮毂比对轴流式叶轮水力性能的影响

为了研究轮毂比对轴流式叶轮水力性能的影响,针对比转数为743的叶轮,采用4种不同的轮毂比进行优化设计,得到4副不同轮毂比的叶轮.轴流式叶轮的优化设计应用多学科优化软件iSIGHT,采用梯度优化算法的序列二次规划法SQP,改变各翼型断面的叶栅稠密度和翼型安放角的大小,保证设计流量和设计扬程不变,实现效率最优.优化过程中应用数值模拟软件CFX,采用基于雷诺平均的N-S方程和标准k-ε模型,预测叶轮的扬程、效率和必需汽蚀余量值.通过数值模拟计算得到不同轮毂比叶轮的性能曲线.分析了同一比转数下,不同轮毂比对轴流式叶轮水力性能的影响.结果表明:轮毂比越大,叶轮效率越高,汽蚀性能越差,但是轮毂比对汽蚀性能的影响比较显著,必需汽蚀余量最大差别达0.9 m,对效率的影响较小,最高效率差别只有0.3%左右;轮毂比越大,扬程性能曲线斜率越大,最大扬程越高,马鞍区扬程范围越大,同时随着轮毂比增大,高效区范围较窄,并往小流量侧分布.     

离心泵叶轮内汽蚀发生的理论探讨

计算流体动力学(CFD)技术在水力机械内部流场计算中应用日益广泛,已成为优化设计的重要工具。为此,介绍了汽液两相流混合模型的基本方程,并应用离心泵叶轮内汽蚀两相流基本理论,数值模拟稳定工况下工质为清水低比速离心泵叶轮的汽蚀两相流场的分布情况,同时采用CFD软件分析汽蚀发生过程中的叶片静压分布,揭示叶轮内汽蚀两相流场的内在特性,为高抗汽蚀性能低比速离心泵的优化设计提供理论基础。     

50IB-32型离心泵汽蚀性能的数值模拟与试验

为研究离心泵汽蚀时其内部流动规律,基于Rayleigh-Plesset汽蚀模型和RNGk-ε湍流模型,对50IB-32型模型泵设计工况下汽蚀性能进行全流场数值计算.选择汽蚀发生点、临界汽蚀点以及汽蚀严重点3个工况比较分析叶轮内汽蚀的发展情况.数值计算获得了叶片工作面静压、叶片背面静压以及不同汽蚀余量下叶片背面气泡相体积分布图.计算结果表明:气泡最先出现在叶片背面进口低压区,随着进口压力的降低,气泡开始由进口处向流道内扩展,气泡相在叶片上的分布逐渐增大,在临界汽蚀点时,气泡分布已经扩散到流道内.随着汽蚀程度进一步加剧,气泡相分布向出口方向扩展,严重时气泡充满流道,干扰和破坏叶轮内液体的能量交换,引起汽蚀性能曲线下降.离心泵汽蚀试验结果与数值计算结果相吻合,验证了数值计算的可靠性.