离心泵分流叶片偏置设计的试验研究

为进一步提高离心泵的性能，在二长叶片中间可增加分流叶片。基于离心泵叶轮内真实流动情况，本文较全面地阐述了分流叶片偏置设计的原理及其效果。采用正交试验，详细研究了分流叶片的各几何参数对泵性能的影响。试验证明，分流叶片向长叶片负压面偏置（０．４θ）、分流叶片向长叶片负压面一侧偏转（－３°～－１０°）和进口直径Ｄ＇为（０．６～０．７）Ｄ＿２时，泵的性能有较明显的改善。     

采用复合叶片式叶轮提高风力离心泵水力性能

在风力离心泵设计中采用了复合叶片式叶轮，与传统叶轮相比其水力性能有所提高。     

长中短叶片复合叶轮离心泵流动数值模拟

基于雷诺时均N-S方程和S-A湍流模型对具有长中短叶片的复合叶轮离心泵内部的流动进行了三维紊流数值计算和分析,获得了过流部件内部的速度场、压力场的分布规律。由于蜗壳和叶轮的联合作用,叶轮通道内流动都是不对称的,除了靠近喉部叶轮通道外,其他两个通道内液流流动的规律和单通道内比较相似,易产生回流的位置也是在长叶片吸力边进口处,靠近长叶片压力边的中部,及靠近吸力边出口处的短叶片通道内;蜗壳对于靠近喉部流道内的流动影响比较大,靠近蜗壳喉部叶轮出口处的相对速度较大,同时在靠近蜗壳喉部的叶轮出口处的通道内较易形成回流区域;叶轮中的静压和总压从进口到出口逐渐增加;从叶轮出口流出的液流在进入蜗壳中时,在蜗壳靠近壁面处有形成旋涡的趋势,蜗壳中的液流螺旋形地向前运动。     

贝赛尔曲线设计离心泵叶轮的叶片型线

采用四次贝赛尔曲线设计离心泵叶轮的叶片展开流线,摒弃了传统的三次多项式拟合带来的曲线调整的不方便性,避免了样条函数解矩阵方程组的繁琐,使得设计简单,曲线更加光滑平顺,且便于控制,能满足水泵汽蚀和效率的不同要求。     

基于先进控制流理论的偏置叶片优化方法

针对过去过多地依赖经验确定复合叶轮短叶片偏置位置和角度的弊端,提出了采用先进控制流理论来控制短叶片偏置的优化设计方法.首先根据离心式后向叶轮流道内流体微团的受力情况,建立沿流线法线方向的受力平衡微分方程,再根据相对运动Bernoulli方程,推导出沿流线法线方向压强梯度与速度梯度的关系,进而得出沿流线法向速度梯度与几何结构之间的关系.通过对几个相关式子的分析,可确定周向最佳偏置位置.同时考虑将短叶片进口边适度向吸力面偏斜,以期实现后加载特性.试验结果表明,分析所得结论比较符合试验数据,证明了理论分析的可靠性.     

偏置分流叶片离心泵叶轮内部流动数值模拟

对偏置的分流叶片离心泵叶轮内三维不可压湍流场进行数值模拟。计算采用雷诺时均方程和修正的κ-ε湍流模型。应用压强连接的隐式修正法（SIMPLE-C）建立的压力速度校正方程基础上,利用贴体坐标系和交错网格技术进行计算。计算结果首次揭示了不同偏置位置的分流叶片离心泵叶轮内湍流流动的速度分布、压力分布规律,并对增加分流叶片后叶轮内部的流动状况进行了分析和研究。研究结果表明在分流叶片前缘区,压力最低,相对速度增加到一个较高的值,且分流叶片冲刷了尾流,在分流叶片偏向吸力侧时速度分布、压力分布都更加趋于合理。     

叶轮口环间隙对低比转速离心泵效率的影响

通过改变叶轮口环间隙的大小对不同叶片型式的低比转速离心泵进行试验。证明口环间隙对低比转速离心泵效率的影响与泵叶轮的叶片的型式无关．从能量守恒的角度出发,提出了一种考虑低比转速离心泵口环泄漏量的计算圆盘摩擦损失的方法,以此方法为基础,推导出以泄漏量为自变量的低比转速离心泵机械效率计算公式．最后联合离心泵水力效率和容积效率的计算公式综合分析得出,虽然机械损失随泄漏量增大而减小,但低比转速离心泵的总效率依然随叶轮口环间隙的增大而降低．     

带分流叶片的离心泵叶轮三维贴体网格生成

采用泊松方程进行带分流叶片的离心泵叶轮内三维贴体网格的自动生成 ,并通过源项控制来满足网格的正交性及调整网格疏密。计算时根据边界处网格线正交的控制角和控制距离的几何约束确定边界条件 ,利用分块粘接技术生成了带分流叶片离心泵叶轮内的三维分块结构化贴体网格 ,从而提高了流场流动分析中前处理环节的效率和精度 ,能使在湍流计算中广泛应用的壁面函数法的条件容易满足 ,并能使普遍采用的压力第二边界条件直接用于计算中 ,还能满足差分要求 ,减小离散误差。     

复合叶轮改善双吸式离心泵空化性能研究

针对双吸式离心泵在大流量工况下容易遭到汽蚀破坏,运行可靠性差的问题,采用长短叶片复合叶轮对双吸泵的空化性能进行改善研究。选用SST k—ω湍流模型及Rayleigh—Plesset空化模型,对常规叶轮和复合叶轮双吸泵进行了全流道三维定常数值计算,并与试验结果进行了对比,对叶轮内部流场进行了分析。研究表明,长短叶片复合叶轮能够显著改善双吸泵的空化性能,降低必需空化余量,减小空化区的范围,改善叶片表面压力分布及叶轮内部流动状况,在大流量工况下改善效果更为明显。     

离心泵叶轮水力模型无过载设计尝试

介绍了对ＩＳ１５０－１２５－４００泵叶轮水力模型进行无过载设计的经验 。     

双吸离心泵叶轮无损反求设计研究

介绍了进口MABS双吸离心泵叶轮的无损反求设计研究过程。根据反求工程理论，进行该叶轮的结构反求设计、CAD辅助水力性能反求设计和工艺及材料的反求设计。反求设计的MABS叶轮现场运行平衡，水力性能指标达到原型水泵的性能。     

15WD0.5—120型窄流道离心式叶轮的设计

介绍了小流量（Q=0.5m^3/h)、高扬程、离心式叶轮堵塞部分流道面积-窄流道离心式叶轮的设计方法：堵塞叶轮部分流道面积与增大叶轮出口宽度（b2)相结合，这将便于加工制造、控制泵的流量、减少叶轮流道的水力损失，试验结果证明：窄流道离心式叶轮的水力设计是成功的，满足小流量泵的性能要求，其性能曲线平坦，效率比设计值高3%，使用范围宽，运转平稳，叶轮的几何尺寸加工制造易保证。     

离心泵汽蚀判据的研究

对离心泵的初生汽蚀和临界汽蚀状态进行了详细分析,提出不同使用条件下应采取不同的离心泵汽蚀判据和相应的汽蚀性能设计方法。指出临界汽蚀余量和初生汽蚀余量之间没有一定的倍数关系。对离心泵进行汽蚀试验并得到了相同的结论。     

无过载超低比转速离心泵改型设计

分析了超低比转速离心泵效率偏低、扬程曲线易出现驼峰以及轴功率易过载的原因,认为超低比转速离心泵水力设计参数选取不合理是造成泵水力性能下降的主要原因。探讨了超低比转速离心泵提高水力性能的方法和措施,从改进离心泵水力设计参数和过流部件的匹配关系入手,解决了小流量工作不稳定,效率较低,扬程曲线产生驼峰;大流量时轴功率易过载等问题。最后对XCM158型离心泵进行了改型设计,实验结果表明改型后泵的最高效率达到了23%,效率有明显的提高;最大扬程达到了32 m,大流量工况下扬程曲线急剧下降;在大流量工况下轴功率曲线出现最大值,完全满足超低比转速离心泵无过载性能要求。表明利用改型设计可以提高泵的水力性能。     

切割叶轮对离心泵性能影响的数值模拟分析

基于CFD 计算软件Fluent ,对某低比转速离心泵在切割叶轮前后的内部流场进行了叶轮和蜗壳的耦合数值模拟。根据数值模拟的结果,预测了切割叶轮后离心泵的性能曲线,并分析了叶轮外径变化对泵内部流场的影响。分析表明：随着叶轮外径的减小,泵的扬程和轴功率都有所下降;效率在切割量较小时有所上升,随着外径的减小而下降。利用模拟结果得到的切割指数与已有的切割定律有所不同。叶轮外径变化后,叶轮进口处的静压分布基本未变,叶轮出口处及蜗壳内的压力分布出现了变化。