双叶片离心泵滑移系数修正实验

采用PIV技术对一双叶片离心泵叶轮出口处的滑移速度进行了实验研究,得到了7个工况、6个相位下的滑移系数,发现随着流量的增大6个相位下的平均滑移系数呈递减的趋势变化。采用斯托道拉公式、威斯奈尔公式、斯基克钦公式分别计算了双叶片离心泵的滑移系数,并与各个工况下的实验值进行了比较。根据实验值对计算误差最小的威斯奈尔公式进行了修正,并重新设计一个双叶片叶轮进行了验证。研究结果表明7个工况下修正后的滑移系数计算误差均在3.5%以内,其最大误差为3.23%。     

离心泵理论扬程的计算

通过对不同滑移系数计算公式的比较与分析,揭示了滑移系数是离心泵理论扬程计算结果准确与否的关键,提出了对于不同比转数的离心泵滑移系数应采用不同的计算公式。以优秀离心泵为基础,采用回归分析法对离心泵理论扬程的计算进行了修正。计算实例表明:修正后的理论扬程公式计算结果更加准确,为工程实际应用提供了一种较为准确的计算方法。     

离心泵瞬态模拟中滑移界面形状和位置研究

滑移网格法是分析离心泵瞬态流场的最主要方法,其中滑移界面形状和位置的选取方式对流场计算结果有直接影响,而目前对如何选取离心泵滑移界面并无统一的看法。以一台离心泵为研究对象,采用5种不同的滑移界面方案分别对水泵流场进行瞬态模拟,对比不同工况下的外特性、基本流态和隔舌处压力脉动特性等。研究表明,方案I(紧贴叶轮的短一字形滑移界面)和方案Ⅴ(环绕叶轮的倒U字形滑移界面)的水泵效率平均计算误差均在1%左右,且两者在轴面流态和蜗壳进口的速度分布上均与实际情况吻合良好,而方案Ⅴ更能突出泵腔流体流速的梯度变化,且在隔舌处的压力脉动特性方面最符合已有研究结果。方案Ⅲ(紧贴叶轮的长一字形滑移界面)和方案Ⅳ(紧贴基圆的长一字形滑移界面)均将整个泵腔设为旋转域,水泵效率计算误差达5.2%和9.2%,且两者的轴面流态也明显有悖于已有研究结论。方案Ⅳ和方案Ⅱ(紧贴基圆的短一字形滑移界面)均将旋转域紧贴隔舌,导致隔舌对液流的切割作用被放大,表现为隔舌处的进口流速严重下降。综合分析表明,直接将泵腔设为旋转域和将滑移界面紧贴隔舌的做法均会使模拟结果有较大偏差,推荐将滑移界面取为环绕叶轮的倒U字形,该方式能在保证模拟精度的同时反映最真实的流动特性。     

基于流场计算的离心泵性能预测比较

简述了基于流场计算法预测离心泵能量性能的研究现状。为了详细研究各种基于流场计算进行离心泵性能预测方法的精度,采用RANS定常数值计算、RANS非定常数值计算和大涡模拟分别对2台不同比转速的离心泵设计工况下的内部流场进行了数值模拟。根据数值模拟结果预测了2台离心泵的外特性并将各模型扬程和效率的预测结果与试验结果做了详细比较。同时对非定常流场计算所需要的周期数进行了研究。研究结果表明,离心泵非定常数值计算至少要进行5个周期的计算才能获得稳定的预测结果;离心泵能量性能的脉动周期与叶频相同;RANS非定常数值计算与I．ES模拟的外特性平均预测精度基本相同,都高于RANS定常数值计算的外特性预测精度。     

离心泵电机备用系数的节能探讨

介绍了离心泵用电机备用系数的现状,浅述了其节能潜力。     

离心泵试验台精度分析和误差估算

评价一个试验台好坏的标准,除了试验台的设计是否合理、先进,使用是否方便、安全等几方面外,一个重要的指标是试验台的精度。试验台的精度往往是通过对试验台的系统误差、随机误差、综合误差的分析而得到反映。本文参考国内外水泵试验精度的分析及计算方法对我所离心泵试验台进行分析。     

反应系数对离心泵出口参数的影响

反应系数(ρ_k)是反应水泵性能的综合参数。通过对ρ_k的分析,认为适当地选取ρ_k的值,即可求得最佳的叶轮出口外径(D_2)和出口宽度(b_2);根据统计数据,推荐了反应系数ρ_k的最佳取值范围。     

叶片安放角变化规律对离心泵性能影响分析

分析了3种不同叶片安放角变化规律对泵性能的影响.叶片工作面和背面的相对流速根据流道内质点运动微分方程求解,压力分布根据相对运动Bernoulli方程计算,将压力力矩沿叶片表面进行积分得到泵叶轮的等价输入功率.根据叶片表面的相对速度计算叶轮扬程的滑移系数,进而计算各工况下泵的扬程以及水力效率.通过分析及试验研究表明,采用滑移理论可以准确分析设计工况点叶片安放角变化规律对泵性能的影响,双圆弧和线性变化规律的差别对泵的扬程影响不大,单圆弧叶片叶轮的扬程略低.影响滑移系数的关键是叶片工作面靠近出口部分的型线的设计.     

控制离心泵工况点轴功率的研究

通过对离心泵相关公式的推导演变，得出扬程变化系数?H和效率变化系数?n的函数关系式，为技术人员有针对性地控制轴功率大小，提供了理论依据。     

湍流模型对离心泵扬程预测准确性的影响

为研究涡黏性类湍流模型和雷诺应力类湍流模型在离心泵扬程预测中的准确性,采用CFX 14.0软件分别对10台不同比转数n_s的离心泵在3个不同流量(0.3Q,1.0Q,1.2Q)下的扬程进行预测,并将模拟值与试验值进行对比.研究结果表明:在0.3Q流量下,低比转数离心泵采用雷诺应力类中的BSL-EARSM模型可以获得更为准确的扬程值;在1.0Q,1.2Q流量下,采用雷诺应力类模型中的BSL-RS模型相对于常用的RNG k-ω和k-ω模型具有更好的准确性.当采用涡黏性类模型对1.0Q流量下的扬程进行预测时,预测值均小于试验值.对于文中研究的比转数大于103的扬程预测,在3个流量下,模拟值均小于试验值.研究结果为离心泵扬程预测的数值模拟方案选择提高提供了参考.     

低比转数泵扬程Ⅰ级、Ⅱ级与Ⅲ级影响因素排序

为研究低比转数离心泵扬程Ⅰ级、Ⅱ级与Ⅲ级因素影响的综合排序,利用灰色理论分析了2个Ⅰ级因素（叶轮参数IP与蜗室参数VP）、4个Ⅱ级因素（叶轮进口参数IIP,叶轮出口参数IOP,蜗室平面参数VPP与蜗室断面参数VSP）和14个Ⅲ级因素（如叶轮进口直径D0,出口直径D2,基圆直径D3等几何参数）对扬程H的综合影响.通过大量计算,得到了Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级因素的综合影响排序.计算结果表明：在Ⅰ级因素中,IP对H影响最大,VP最小;在Ⅱ级因素中,IOP对H影响最大,VSP最小,而IIP与VPP介于前两者之间;Ⅲ级几何参数对H影响顺序,在IOP中为D2β2Zb2,在IIP中为β1D0b1,在VPP中为D3αs,在VSP中为b3b4hFⅦ;首次提出了离心泵扬程Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级影响因素及其Ⅰ级、Ⅱ级与Ⅲ级灰色关联度计算公式的新概念、新思路和新方法.结果对离心泵的研究设计以及现有产品改造提供了重要理论基础.     

基于FLUENT的离心泵水力性能预测技术

介绍了用数值模拟方法进行离心泵性能预测的研究现状和存在的问题．采用商业软件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10台离心泵的设计点工况进行了叶轮蜗壳耦合三维粘性相对定常的数值模拟并进行了性能预测．计算了各模型的扬程和效率并与试验值进行了对比和分析．对比分析结果表明,基于FLUENT数值模拟结果预测离心泵水力性能的方法具有比较高的精度。可以应用于工程实践．     

基于神经网络的离心泵汽蚀性能预测

介绍了离心泵汽蚀性能预测的研究现状,分析了离心泵汽蚀性能预测的主要研究方法．根据设计流量下离心泵汽蚀余量的影响因素,确定人工神经网络的拓扑结构．应用MATLAB的神经网络工具箱,建立单级单吸离心泵汽蚀性能预测的BP神经网络（Back Propagation Neural Network）和RBF神经网络（Radial Basis Function Neural Network）两种人工神经网络模型．用工程实践中得到的57台离心泵几何参数和试验数据作为样本来训练建立好的网络,并用6台离心泵的数据来测试网络．预测值与试验值的相关性分析表明,BP和RBF网络的预测结果均较好,其中BP网络预测模型的平均相对偏差为5．69％,RBF网络预测模型的平均相对偏差为6．32％,可满足工程应用的要求．     

低比转数离心泵内部流动特性和外特性试验

为研究分流叶片对低比转数离心泵内部流动和性能的影响,在原型泵叶轮(具有4长4短叶片)基础上,设计了8长叶片的叶轮模型.基于雷诺时均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型对各模型泵内的流场进行三维定常数值模拟计算,得到了泵内部流动特性.同时对原型泵进行外特性试验,并将计算结果与试验结果进行对比验证.数值计算结果表明:离心泵蜗壳内的周向速度大于径向速度,流体呈周向流动;径向速度随着周向角度的增大缓缓变大;8长叶片的叶轮相对于4长4短叶片叶轮在设计流量工况下具有更高的扬程和效率,8长叶片的叶轮比4长4短叶轮具有更好的水力性能;8长叶轮的叶片进口处具有更大的相对低压区;叶轮内部都存在旋涡,相对于4长4短叶片的叶轮,8长叶片的叶轮具有更大的涡.试验结果验证了数值计算的正确性.     

离心泵全流场与非全流场数值计算

为研究不同计算域对离心泵数值计算结果的影响,采用虚拟分块网格划分技术和标准k-ε湍流模型,对5台不同比转数离心泵设计工况下的内部流动进行了三维定常全流场与非全流场数值模拟.基于全流场和非全流场数值计算结果分别进行了性能预测和内流场特征分析,并将性能预测结果与试验结果进行了对比分析.结果表明：不同计算域对数值计算结果影响显著;全流场数值模拟性能预测精度高于非全流场数值模拟,扬程预测精度平均高1.54%,效率预测精度平均高1.67%;流场分析发现两种计算方法得到叶轮内的静压分布基本一致,而蜗壳内静压分布存在着明显差异;全流场数值计算得到的叶轮与蜗壳的间隙速度分布呈现层状分布,而非全流场数值计算得到的结果呈三角形分布;由于全流场计算区域考虑叶轮进口口环、前后盖板间隙流的影响,其数值计算得到的蜗壳断面内二次流分布并不完全对称.     

新型离心泵射流式自吸装置及试验

离心泵自吸装置具有较广泛的用途。研究了一种自吸快、对泵外特性影响小的新型射流式自吸装置。该自吸装置能够与普通离心泵直接、快速、方便地组成一体。它的工作原理是在普通自吸罐的基础上集成一套循环射流系统,用来加快离心泵自吸过程中进口气液混合速度和出口气液分离速度,以达到快速排除离心泵吸入段空气的目的。对自吸装置分别做了自吸时间等性能试验。试验结果表明,射流式自吸装置可以显著地缩短自吸时间,自吸时间最短仅为11 s;装置与离心泵连接后对泵的外特性影响较小,在设计点时泵效率仅降低1.83%。     

离心泵节能技术工作的改进措施

针对离心泵节能问题,从设计、制造、配套等技术角度进行了阐述分析,提出可通过CAD/CFD技术的应用、传统设计方法的提高和改进、CAM技术在泵制造过程中的应用、提高铸造技术水平、调节转速以及提高离心泵选型的设计水平等措施来实现高效节能的目标。并通过分析目前存在的制约节能工作开展的问题,提出改进离心泵节能工作的实施办法。     

离心泵多流量工况振动特性试验研究

为了解流量对离心泵振动特性影响的具体表现,选用单级单吸式离心泵为研究对象,利用试验方法,对涵盖小流量、设计流量和大流量等工况在内的7个流量下泵体上的5个测点,进行了振动数据的采集和分析.试验结果表明:振动烈度与流量的关系(V-Q)较效率与流量的关系(η-Q)更为复杂,V-Q曲线上的峰值与流量变化过程中的流致振动相关;多个径向振动测点的V-Q变化趋势大致相同,而轴向与径向振动测点间的V-Q变化趋势则差别较大;流量三维频谱图可以清晰地反映流量变化过程中振动频谱的变化过程.并进一步探讨了效率最优点与振动烈度的关系、流致振动的频谱特征等.研究得到了流量对离心泵振动特性影响的一些具体表现,为水泵等旋转机械相关振动特性的研究与应用提供了借鉴和参考.     

双吸离心泵径向力数值分析

应用CFD软件对某型双吸离心泵的内部流场进行了数值计算,给出了不同工况下叶轮出口与蜗壳耦合面静压沿周向、轴向的分布规律.通过对比试验曲线与数值计算外特性曲线,发现两者比较吻合,相对误差小于5%,且数值计算叶轮出口周向压力分布曲线与试验曲线趋势一致.采用径向力出口压力法计算模型,计算了各工况下离心泵叶轮所受的径向力及其分量.结果表明：应用数值计算结果而建立的离心泵径向力计算模型具有一定的准确性.小流量工况时,径向力随流量的增加而减少;设计流量工况附近时,径向力达到最小值且不为0;大流量工况时,径向力随流量的增加而增加.