几何参数对水泵性能的影响

以降低叶轮进口冲击混合损失为目标,对进口边为径向和轴向两种情况下的叶轮进口条件进行了优化,得到了相应的进口直径计算公式。基于流体力学理论,充分利用水泵进出口速度分布等宏观物理参量描述流体在叶轮流道内的流动,借助速度三角形分析计算离心泵内的各种损失,揭示了几何参数对水泵性能的影响趋势,对水泵进行了综合性能预测。所提方法可预测设计工况和非设计工况下的水泵性能。     

泵站开敞式进水池几何参数的数值模拟

基于定常不可压流体的控制方程和重整化群湍流模型,应用SIMPLEC算法,计算了不同几何参数的泵站开敞式进水池定常流动.研究表明过小的后壁距将引起进水喇叭口的单向进水趋势,过大的后壁距将导致后壁产生较大区域的回流区;过小的悬空高使得流入喇叭口的水流流线过于弯曲,过大的悬空高将形成喇叭口的单面进水,导致水泵进口的轴向流速分布不均匀.研究显示矩形、梯形和半圆形进水池水力性能相近,ω形进水池的水力性能最佳,进水管流速分布均匀.基于数值模拟结果提出的进水池主要尺寸参数的范围和后壁平面形状,可应用于工程实际.     

冷库空气幕性能数值模拟与参数优化

以一个实际冷库为试验对象,建立了包含冷库内部、冷库空气幕和库外环境在内的三维耦合数值模型,采用CFD数值模拟软件对冷库空气幕流场进行非稳态数值模拟,并对冷库温度场进行了试验测量,重点分析了冷库空气幕的送风速度、送风角度和喷口宽度等参数对冷库空气幕隔离性能的影响规律。结果表明,对于某个具体的冷库,存在最合理的送风速度和送风角度,使冷库空气幕的隔离性能达到最佳,库内温度场波动最小。冷库空气幕喷口宽度不宜选择过宽。本文研究的冷库空气幕最佳的送风速度为8 m/s,最佳的送风角度为向冷库外侧偏转15°,最佳的喷口宽度为0.04 m。     

汽车冷却水泵高速运行时密封件损伤数值模拟与优化

以某种型号的汽车冷却水泵为研究对象,观察耐久性试验时汽车水泵的失效现象,发现轴封处密封件因为水封出现干烧现象而损伤.为研究该汽车水泵失效原因,以时均N-S方程作为控制方程,采用SST k-ω双方程湍流模型及均相流空化模型对汽车水泵内空化两相流进行数值模拟.模拟计算结果表明,在高温、高速工况下,叶轮后盖板与机械密封之间出现了压力缺失,产生气体,导致橡胶件处水封流动不充分,发生空化现象.文中通过增加泵壳扰流筋及挡水环,改变叶轮平衡孔位置及平衡孔大小,并将数值模拟和试验研究结果进行对比验证.优化结果表明:改变叶轮和泵壳模型,使得叶轮和密封件之间液体流动更加充分,改善了密封件处的空化性能,消除失效现象.研究成果对工程实际具有一定的指导意义.     

泵站开敞式进水池几何参数的数值模拟

基于定常不可压流体的控制方程和重整化群湍流模型,应用SIMPLEC算法,计算了不同几何参数的泵站开敞式进水池定常流动。研究表明过小的后壁距将引起进水喇叭口的单向进水趋势,过大的后壁距将导致后壁产生较大区域的回流区;过小的悬空高使得流入喇叭口的水流流线过于弯曲,过大的悬空高将形成喇叭口的单面进水,导致水泵进口的轴向流速分布不均匀。研究显示矩形、梯形和半圆形进水池水力性能相近,ω形进水池的水力性能最佳,进水管流速分布均匀。基于数值模拟结果提出的进水池主要尺寸参数的范围和后壁平面形状,可应用于工程实际。     

小型气液射流泵最佳几何参数的数值模拟

对气液射流泵的工作流体为气体,引射流体为液体的特点,参考一般射流泵的研究方法,对气液射流泵在不同喉嘴距和面积比下的性能进行了数值模拟分析。固定工作气体压力和扬程,以气液射流泵引射流体流量的能力为参考依据,判断出气液射流泵的最佳喉嘴距和最佳面积比。结果表明,喉嘴距和面积比参数对泵引射流体的能力有很大影响,当喉嘴距为1倍喷嘴直径、面积比m为4时,气液射流泵的引射流量最大为0.6 L/Min。并且将数值分析结果和试验结果进行了对比,吻合较好,说明数值计算是可靠的。     

农用轴流风机集流器参数数值模拟优化研究

集流器是轴流风机的主要部件之一,对轴流风机运行性能产生较大的影响。为此,针对农用轴流风机集流器普遍存在结构设计不合理、能耗高、风量损失多的问题,以典型的24英寸负压玻璃钢风机为研究对象,采用风室试验、逆向建模和CFD数值模拟相结合的方式,依托单因素分析和响应面分析的方法,研究集流器的进口段长度L、圆角半径R、出口直径D对风机性能和流场的影响。结果表明：对集流器参数进行无量纲处理后,集流器各参数适宜的取值区间为：1.00≤EL≤1.46、2.95≤ER≤3.22、0.9898≤ED≤0.9971;经过响应面模型得出各影响因素对风机性能的影响,当L=149.27mm、R=321.68mm、D=678.00mm时风机性能较优。经数值模拟验证,相比原型风机,优化后通风量Q提高5.86%,能效比N提高6.79%,此时通风量Q为9900.54m3/h,能效比N为20.03m3/(h·W)。本研究为此类农用轴流风机集流器提高通风量及能效比提供了参数优化方法。     

射流脉冲三通结构参数数值模拟与优化

基于CFX数值模拟技术,对射流脉冲三通的内部结构进行设计.首先通过控制变量法,得到了射流三通的稳定振荡区间,其中各关键结构参数的设计范围分别为分流劈距20~45 mm,位差1.1~2.1 mm,侧壁倾角6°~16°.在该结构范围内进行4因素3水平正交试验设计,4组因素分别为位差比、侧壁倾角、劈距比、喷嘴深宽比,3组水平分别为脉冲频率、水头振幅和流量振幅,得到了各因素对性能指标的影响主次顺序和最优模型设计方案.对比优化模型与普通模型的脉冲效果,模拟结果表明优化模型的脉冲频率提高了0~2.5 Hz,水头振幅提高了0~20 kPa.对普通三通和射流三通的脉冲效果进行水力性能试验,其中射流三通的脉冲频率为2.0~4.0 Hz,比模拟结果偏小,水头振幅为17~53 kPa,比模拟结果偏大.与普通三通相比,不同压力条件下,射流三通的单侧出口流量均较大,说明射流三通能够提供稳定的脉冲水流.     

水泵水轮机湍流流态数值模拟

在对比抽水蓄能电组与常规水电机组的基础上,根据该装置内部水体流动规律,建立了转轮、导叶及蜗壳的三维模型,应用高雷诺数湍流模型结合CFD技术进行水泵水轮机湍流流态数值模拟,研究了其水动力性能及装置内部水体流动情况,结果表明:该装置能量及流速分布均较为合理,通过数值模拟绘出的装置各元件压能、流速等图表明装置实际流场分布合理,模拟结果可为进一步优化转轮叶片的设计提供参考依据。     

农药射流混合装置结构参数优化数值模拟研究

分析了农药混合装置原理,对射流器进行了关键参数的设计,应用Gambit建立射流器三维网格模型,应用Fluent仿真分析了射流口直径、引流口直径、引流口位置对引射流量的影响,提出了射流器结构参数优化设计的方法,为农药射流混合装置的设计提供了理论与方法。     

水泵试验台汽蚀筒内部流场数值模拟

根据某多功能试验台闭式试验装置中参数测量范围的要求设计了一个汽蚀筒.以叶片角为-2,°型号为JM—211的混流泵为例,在其设计工况点Q=2200 m3/h下,采用雷诺平均N-S方程和标准k-ε紊流模型结合隐式修正SIMPLEC算法,运用FLUENT软件对此汽蚀筒进行了内部流场数值计算,并与试验值进行了对比分析.数值计算得到了汽蚀筒内部的速度矢量图、两层稳流栅（整流器）附近横截面的压力分布图,以及出口速度、压力分布图.分析结果表明,两层稳流栅后流速稳定,压力分布较为均匀,压差减小为250 Pa;泵进口压力试验值与计算所得的汽蚀筒出口压力值非常接近,压力预测误差仅为1.79%.因此,该汽蚀筒进出口和稳流栅的设计达到了试验所要求的泵进口压力且压力稳定.     

双旋涡轮叶片不同参数下外流场模拟分析及优化

【目的】研究搅拌器中双旋涡轮叶片的外流场特性与叶轮参数之间的关系。【方法】采用叶轮设计理论分析、模拟与优化等方法,研究双旋涡轮叶片数、叶片开孔、中心轴开孔这3个影响因素对外流场的影响结果,对模型进行分析和整体优化,与传统斜叶涡轮叶片对比研究。【结果】叶片数量、叶片开孔及中心轴开孔的分析情况中,叶片数目为6时外流场的循环环流明显,环流强度较大,即搅拌效率最高;叶片开孔与中心轴开孔的情况,在一定程度上破坏了循环环流,降低了搅拌效率,即无孔方案更佳;在对流场的模拟分析中,叶片数量对外流场影响最大。【结论】在3个不同影响因素下,叶片数量在3个影响外流场的因素中作用最大;叶片有孔相较于无孔降低了搅拌效率;中心轴开孔相较于无孔,在一定程度上降低了搅拌效率模拟分析中最佳方案为6叶片无孔涡轮叶片。上述模拟分析结果,在涡轮叶片的分析中有一定的参考作用,为以后搅拌器的叶轮分析研究提供了相关理论依据。     

轴流泵叶片气蚀特性的数值模拟

轴流泵的气蚀主要以叶片气蚀和间隙气蚀最为常见,这种现象严重影响轴流泵装置系统的安全正常运行,甚至是不可避免的.运用两相流混合模型对典型立式轴流泵装置全流道流动条件下的叶片气蚀进行数值模拟.初步分析了叶片气蚀的初生、位置及内流特性等.也为相关深入的机理研究提供了基础和参考.     

垂直轴风力机叶片动态失速数值模拟

利用数值计算方法研究了一种典型的大高径比垂直轴风力机叶片动态失速现象。在验证数值计算方法可靠的基础上,结合速度矢量图和涡量图,研究了8 m/s风速时风力机在不同尖速比下叶片动态失速现象以及风轮尺寸改变时风轮动态失速流场及其对风力机功率系数的影响规律。研究表明,尖速比过低,增大弦径比和叶片数均导致叶片动态失速和气流分离呈现加剧趋势,削弱风力机的气动性能。对用于城市风力发电的大高径比垂直轴风力机,应使其在最佳尖速比下运行,同时控制弦径比在0.2~0.4之间,叶片数为3或4,以获得较好的气动性能。     

离心泵叶片开槽抑制空化数值模拟

为了进一步提高低比转数离心泵的空化性能,提出在叶片压力面开槽的方法来抑制空化。针对离心泵运行过程中产生空化的流动特点,基于Kubota空化模型,采用SST k-ω模型对在相同工况下的离心泵中两相流动进行数值模拟与分析。模拟结果表明：叶片表面开槽后,离心泵各个工况下的扬程有所上升,在设计点扬程提高12.8%,同时效率提高4.2%。叶片开槽可以有效阻止低压区域向外扩张,改变压力的分布,对离心泵内各个阶段空化均有抑制作用。叶片开槽可以优化流场结构,使流道内的压力增加,减小空泡的体积分数。叶片开槽时离心泵叶轮内空泡体积在空化的各个阶段均小于无槽时叶轮内空泡体积,在空化发展阶段,开槽时空泡体积持续衰减。     

叶轮叶片的进口参数对水泵性能的影响

在研制200QJ80—22潜水电泵的过程中,我们按照设计图纸制造出样机,性能没有达到设计要求。我们主要通过对叶轮叶片的进口参数的调整,使水泵的性能指标达到了设计要求。     

ZH1105W柴油机喷嘴参数优化的数值模拟研究

采用多维数值模拟软件STAR-CD及ES-ICE对直喷式柴油机ZH1105W缸内喷雾和燃烧过程进行了三维数值模拟,计算了3种不同喷嘴4×0.32,5×0.27和6×0.22 mm对柴油机燃烧过程的影响以及对NOx和Soot排放的影响,得出了3种不同喷嘴下气缸内的可燃混合物、温度、NOx和Soot的分布图,同时分析了NOx和Soot随曲轴转角的变化情况。研究结果表明,在ZH1105W柴油机中采用5×0.27 mm喷嘴,可以改善燃油雾化质量和油气混合质量,同时获得较好的燃烧和排放性能。     

基于有限元沙柳切割过程数值模拟和工作参数优化

针对圆盘式灌木平茬机作业时岔口质量差、刀具磨损严重的问题,提出了利用ABAQUS软件对沙柳平茬过程进行动态模拟仿真优化工作参数的方法;构建了沙柳三维切削模型,得到了切削过程中沙柳及圆盘锯片的应力变化情况,分析了应力变化的原因。通过双因素实验法,确定了切削参数中进给速度对切削力的影响最大,得出了圆盘锯片的最佳切削参数组合为切削速度60m/s、进给速度350mm/s。田间试验表明:9GZ-1.0型自走式灌木平茬机在切削速度为60m/s、进给速度350mm/s时,每10min切削量为153.2kg,漏割率为0.08,切割效果最好,与模拟切削得到的结果基本相符。     

电磁调速水泵机组起动过程的数值模拟

根据电磁调速电动机驱动的水泵机组起动过程中的力矩平衡方程,得到水泵转速的变化率与水泵转速和励磁电流的函数关系式,据此进行数值模拟。当给定一个起动过程中水泵转速随起动时间的变化规律,就可得出对应的该水泵机组起动过程中的电磁调速电动机励磁电流控制的规律,并在一个实际的计算机监督控制系统中进行了验证,其转速的变化基本符合数值模拟时设定的转速变化规律。研究方法对其它异步电动机拖动的调速设备的控制软件开发提     

穿孔叶片离心泵空化性能的数值模拟

为分析进口位置附近开孔对离心泵空化性能的影响,以某低比转速离心泵作为研究对象,利用CFD仿真软件基于RNG k-ε湍流模型对模型进行全流道定常湍流空化数值模拟,研究在叶片空化初生位置,开孔面积、开孔形状对离心泵性能的影响.研究发现,对于本文的低比转数离心泵,开孔面积过大会造成能量损失,当孔型为梅花孔时,开孔面积过小会加...