孔板流量计瞬时孔流系数的数值预测

为了研究孔板流量计在测量流量快速变化时的特性,以孔板流量计瞬时孔流系数C为研究对象,采用计算流体动力学（CFD）方法,基于Realizable分离涡模拟（DES）描述瞬时湍流流动,模拟研究了流量直线加速过程瞬时C和内流场随时间的演变结果.为了对比分析,将加速过程离散为不同流量下的稳态点,采用Realizable k-ε模拟各个稳态点的孔流系数和流场结构.稳态孔流系数C0的模拟结果与ISO试验回归曲线相比,误差在3%以内.将加速过程和稳态假设下模拟的孔流系数结果进行对比,结果表明：加速过程瞬时C从0逐渐增加至稳定值,而稳态C0基本保持在0.6附近.进一步将孔流系数与内流场和压力场分布的演化结合起来分析,得出以下结论：加速流动的漩涡滞后于稳定状态,加速前期压能没有在短距离内全部转换为动能,是导致C与C0产生偏差的内流原因.研究内容可为瞬时流量的测量提供参考基础.     

一种新型差压流速流量计的研制与应用

应用圆柱绕流的基本理论,研制了一种新型绕流管差压流速流量计.用特制绕流管作取压元件,通过测定正对来流全压孔与特定偏角侧压孔流体压差来测定点流速或断面平均流速和流量.在一定绕流角度范围内,绕流压强系数不随雷诺数变化而变化,使得绕流管流速流量计的应用方便可靠,可在流道外标定而非原位标定,并且系统不确定度可控制在±1.0%以内.将绕流管流速流量计应用于南水北调东线工程解台泵站的1号和3号机组,并分别进行了流量现场测试.测试结果表明,现场实测的流量与经模型试验数据换算的流量之间,误差均在0.78 m3/s以内.在大型低扬程泵站的单泵流量现场测试中,绕流管插入泵叶轮前吸水室取压差,即可实现无等径直管条件水泵流速、流量测定.     

钝化孔板下游流场畸变在线识别与测量值修正

针对标准孔板钝化问题,提出了在线识别算法,并给出具体方案。首先利用Fluent流场仿真软件对孔板正常工况和钝化工况进行建模与仿真计算,与国家标准对比验证了仿真的正确性。为实现识别算法,在孔板法兰取压点P1、P2后方,再增设一取压点P3,计算3个取压点中两组差压的比值,得到差压比值因子η,因子η反映了钝化的孔板下游流场相对于正常工况时的畸变程度,即η反映了钝化程度。通过分析仿真计算结果确定了P3取压点的最佳选取位置,并进一步得出η与钝化程度的计算式。通过计算式,可以实现钝化的在线识别与流量测量值修正。现场实流实验验证了识别算法的有效性,相对于国家标准,算法的误差在±1.0%以内。     

三维数值模拟在孔板消能输水隧洞设计中的应用

另仂水库利用现有的导水洞布置输水隧洞,设计采用孔板消能形式降低输水隧洞内水流平均流速,避免高速水流对下游隧洞出口处河道的冲刷。孔板消能形式主要是利用水流流经突缩的孔板后又突然扩散,加强水流的紊动性,在孔板下游处产生强烈的湍流区域,消除水流大量动能。由此在洞内形成的二次流态具有明显的三维特征,采用RNGk-ε双方程湍流模型模拟隧洞内强湍流流态,并将模拟结果与经验公式计算结果及物理模型试验结果对比,探讨孔板消能设计的合理性和不同工况下隧洞内流态情况。     

平衡孔直径对离心泵叶轮进口流态的影响

为研究平衡孔直径对离心泵叶轮进口流态的影响,在降速后的IS80-50-315型离心泵上,用平衡孔直径d分别为0,4,6,8,10 mm的同一个叶轮,对离心泵的扬程、效率和轴功率进行预测,研究泵在设计工况、不同平衡孔直径时叶轮进口处速度矢量和压力的分布情况,并监测叶轮进口处的压力脉动特性.结果表明:加大叶轮平衡孔直径,泵的扬程与效率下降、轴功率提高,且在小流量工况下泵扬程变化更为明显;随着平衡孔直径的增大,平衡孔内液体流速减小,对叶轮进口流体的冲击作用逐渐减弱,叶轮进口处压力变得均匀,在一定程度上改善了泵的抗汽蚀性能;随着平衡孔直径的增大,叶轮进口主流区的压力脉动幅值减小,在一定程度上稳定了压力脉动幅值的变化,改善了其不稳定特性;平衡孔直径增大时,叶轮进口区平均静压变化逐渐稳定.研究成果为离心泵叶轮平衡孔直径的选择提供了参考.     

用涡街流量计测量流量时影响准确计量因素的分析与对策

论述了涡街流量计测量流量时,因受压力波动、干湿度变化、振动、压差等因素影响正确计量,并进行了分析,提出了解决的办法.     

闸孔自由出流流量系数公式的改进与应用——以槐店闸为例

以淮河流域槐店闸的实际观测数据为基础,采用最小二乘拟合法对流量系数进行回归分析,并探讨了各公式的适用性,结合槐店闸的实际情况及分析结果对拟合所得对数函数进行改进,分析各公式在自由出流区间内的合理性后,决定采用分段函数形式表达流量系数公式。结果表明,改进后的分段函数模拟平均误差为10%,预测精度较高。     

水泵水轮机泵工况非设计工况流态与压力脉动分析

水泵水轮机的运行稳定性对抽水蓄能机组产生极大影响,为研究不同工况下水泵水轮机内部流态及压力脉动的详细特征,针对某一模型水泵水轮机,分析2种不同导叶开度下从较小流量到较大流量的内部流动和压力脉动。结果表明,小流量下活动导叶开度小时和大流量下活动导叶开度大时压力脉动较小,瞬时扬程的波动变化也小,流动平稳;小流量下活动导叶开度大时和大流量下活动导叶开度小时受到许多低频的影响,频率成分比较复杂,压力脉动幅值较大,瞬时扬程的波动也大,内部流动紊乱。     

气液两相条件下离心泵内部流态及受力分析

为研究离心泵在气液两相条件下叶轮内部流态及受力情况,选取一比转数n_s=129的离心泵为研究对象,基于CFX软件提供的Eulerian-Eulerian非均相流模型对泵内部流场进行三维瞬态数值模拟,得到不同初始气相体积分数下叶轮流道内气相体积分数分布及叶片载荷等物理量变化规律,并将数值模拟结果与试验结果进行对比验证.结果表明:叶轮内气体主要集中分布在叶片吸力面区域,出口处则集中分布在流道中间区域,叶轮前盖板区域气相体积分数大于后盖板区域;当初始气相体积分数逐渐增大时,叶轮流道内流动紊乱,气液两相流动的不均匀性加剧,旋涡区域增大;随着初始气相体积分数的增大,叶片进口到靠近出口位置,叶片压力面所受压力载荷相对于吸力面减小的更快,而在出口位置附近叶片吸力面压力载荷减小的更快,叶轮径向力的不平衡性加剧,叶轮所受转矩减小.数值计算结果与试验结果在趋势上趋于一致.     

涡漩对迷宫流道灌水器水流流态的数值影响分析

为分析涡漩对迷宫流道灌水器内部水流流态的影响.借助Fluent软件对矩形、齿形、三角形、梯形4种形式灌水器流道内部水流流场进行模拟,并最大限度地保留流道内主流区的流线边界,确定出4种圆弧形抗堵性能良好的无涡流道结构模型.对上述无涡流道及相应的有涡流道模型进行速度场以及压力场的研究分析.结果表明,无涡迷宫流道内水流流态介...     

混合流动式磁流变阀结构设计与压降性能分析

针对目前磁流变阀结构单一且体积大的不足,设计了一种结构紧凑的混合流动式磁流变阀,该磁流变阀阻尼间隙液流通道由单个轴向圆环流动、单个径向圆盘流动和单个中心小孔流动串联组合而成。阐述了混合流动式磁流变阀结构及工作原理;分析了励磁线圈作用下有效阻尼间隙处的磁路分布,同时建立了其压降数学模型。采用有限元法对混合流动式磁流变阀电磁场进行了建模仿真,对阻尼间隙处的磁场强度和剪切屈服应力的分布规律进行了分析;仿真结果表明轴向圆环阻尼间隙厚度为1.0 mm,径向圆盘阻尼间隙厚度为0.5 mm,加载电流为1.2 A时磁流变阀压降最大,为3 342 k Pa。对混合流动式磁流变阀压降性能进行了试验测试,具体分析了加载电流以及径向圆盘阻尼间隙厚度对磁流变阀压降的影响,试验结果表明轴向圆环阻尼间隙厚度为1.0 mm,径向圆盘阻尼间隙厚度为0.5 mm,加载电流为1.2 A时磁流变阀压降最大,为2 650 k Pa,试验结果与仿真结果变化趋势基本一致。     

径向流和圆环流磁流变阀压降性能分析与试验

设计了径向流动式和圆环流动式2种不同液流通道结构的磁流变阀,并分别对其工作原理进行了阐述;推导了径向流和圆环流磁流变阀的压降数学模型。采用有限元法(FEM)分别对径向流和圆环流磁流变阀的电磁场进行了建模仿真,在结构参数和磁场参数相等的情况下分析了径向流和圆环流2种液流通道结构的磁流变阀压降变化规律。搭建了磁流变阀压降性能试验台,对不同加载电流及不同模拟负载下的径向流和圆环流磁路变阀的压降性能进行了试验分析。仿真和试验结果均表明同样结构参数和磁场参数下的径向流磁流变阀产生的压降大于圆环流磁流变阀产生的压降。     

基于ANSYS的起重机瞬态响应分析

通过建立龙门起重机的有限元模型,对龙门起重机起升瞬间的瞬态响应的动态特性进行了分析。瞬态响应分析考虑了分别以4种起升时间来起吊额定载荷时的工作状况,获得了起重机在这四种工况下工作时的动态特性。分析结果显示,起吊集装箱时,如果起吊过程较快,对大梁的加载时间较短,大梁的振动幅度会大幅增大,冲击载荷也大幅增加。因此对于龙门起重机,设计时应根据实际选用的起升机构选定动载系数,并提供了4个动载系数以供参考。     

混流泵启动过程瞬态特性的数值计算

为研究混流泵启动过程的瞬态特性,以试验测试转速与流量作为求解边界条件,建立了混流泵瞬态流动求解模型与方法.通过准稳态、瞬态数值方法求解的计算扬程与试验扬程的对比,验证了数值方法的可靠性,进而分析了混流泵启动过程中瞬态流场的演化以及启动加速度对内部流场的影响规律.研究结果表明:所采用的数值计算方法可较准确地反映启动过程的...     

活塞式调流调压阀流动特性研究

以DN200活塞式调流调压阀为研究对象,基于Fluent软件,采用Realizable k-ε湍流模型,研究了不同开度下阀内三维流动特性.结果表明:节流孔处存在压力梯度突变,节流孔进口至出口压力先降低后逐渐恢复.同时,下游管道近壁区域存在对称的回流区,阀内出现不同强度的涡流.随着开度逐渐增大,下游管道壁面附近旋涡向上游...     

单线圈径向流磁流变阀优化设计与性能分析

针对磁流变阀通过改变内部结构提高压降而导致阀体积增大、内部通道易阻塞的问题,在不改变普通单线圈径向流磁流变阀内部基本结构及外观尺寸的基础上,对单线圈径向流磁流变阀压降与压降可调系数进行了多目标优化,设计了一种带有隔磁套筒的单线圈径向流磁流变阀,并阐述了其工作原理,基于Bingham模型推导了其压降数学模型。采用有限元法建立了磁流变阀二维仿真模型,观察径向圆盘阻尼间隙处磁感应强度分布规律,建立约束条件,分析了磁流变阀关键部件尺寸对剪切屈服应力与压降等相关性能的影响。运用ANSYS零阶和一阶优化工具对磁流变阀进行几何尺寸参数优化,并对优化前后磁流变阀有效阻尼间隙处的平均磁感应强度,以及进出口压降进行仿真对比分析。在磁流变阀动态性能测试平台上,对优化前后磁流变阀压降性能进行实验测试对比,实验结果表明,当励磁电流为1. 8 A时,优化前磁流变阀压降为1. 84 MPa,优化后磁流变阀压降为2. 58 MPa,增加了40. 22%;优化前磁流变阀压降可调系数为7. 94,优化后压降可调系数为10. 07,增加了26. 83%;不同负载对磁流变阀压降效果影响不大。     

离心泵在启动阶段的瞬态三维数值模拟

为研究离心泵启动瞬态过程的内部流动机理,建立了求解叶轮启动和加速过程非定常流动的数学模型,以三维模型泵为对象进行启动过程内部流动的数值模拟.采用RNGk-ε湍流模型计算叶轮启动过程内部非定常流动结构和演化过程,得到不同时刻的瞬态外特性曲线,并与定常计算结果进行对比.定性分析了离心泵在启动过程中的瞬态效应,得到叶片及蜗壳压力分布的变化规律.从叶片的压力分布图也清楚地看出压力的不平衡分布,说明存在严重的压力脉动现象,这是引起叶轮不稳定振动的主要原因.     

圆环流磁流变阀压降性能分析与试验

磁流变阀是一种以磁流变液为工作介质的智能控制器件,其进出口压差可调且响应速度快的特点使其在减振抗震系统中具有广泛的应用前景。设计了一种典型的阻尼间隙为圆环流动式的圆环流磁流变阀,对其工作原理进行了阐述,同时推导了圆环流磁流变阀的压降数学模型。采用有限元法(FEM)和计算流体力学法(CFD)分别对圆环流磁流变阀的电磁场和流场进行了建模仿真,分析了不同电流下磁流变阀压降变化规律,仿真结果表明圆环流磁流变阀的压降随着加载电流的增大而增大,并且逐渐趋于饱和;同时采用FEM方法得到的最大压降为948 k Pa,采用CFD方法得到的最大压降为1 079 k Pa。搭建了圆环流磁流变阀压降性能试验台,对不同电流及不同负载下的磁流变阀压降性能进行了试验分析,并与仿真结果进行了对比,结果表明试验压降变化趋势与两种仿真方法得出的压降变化基本相符,试验测试得到的最大压降为662 k Pa。同时,试验结果表明外加负载对圆环流磁流变阀压降大小变化基本无影响。     

玉米收获机调节架动态特性分析

利用有限元软件分析软件abaqus对玉米收获机调节架进行了建模,同时对调节架的前4阶固有频率和瞬态模态进行了计算,得到了调节架前4阶频率和相应的振型、结构瞬态时的应力应变规律,指出调节架工作时应避开的频率,为该类玉米收获机结构的安全可靠性分析提供了可借鉴的理论依据和有益指导.