水泵叶轮内流动可视化方法综述

前言由于水泵叶轮流道形状及叶轮内流体受力的复杂性,叶轮流道内的流动呈三元状态。现在常用的水泵叶轮设计方法均是在某些假定条件下得出的,实际结果和理论计算往往不相符合。若要完善现有的理论并改进     

钢板焊接叶轮的制造

长期以来,我国离心式水泵叶轮的制造,通常采用先铸造后切削的工艺方法。众所周知:铸造工艺生产率低,叶轮流道表面粗糙,因而降低水泵效率。对于小尺寸(叶轮直径<100mm)流道狭窄(出口宽度<3mm)的叶轮,铸造工艺难于成型。近期来,国外(如丹麦日本等国)采用不锈钢板焊接叶轮的新工艺,具有叶轮强度好、表面光洁、生产率高等优点,已逐步取代了传统的铸造工艺。     

抽水机常见故障的排除

抽水机是春种常用的排灌机械,它的主机是水泵.抽水机常见的故障及其排除方法有: 1.水泵不吸水或不排水其原因多为底阀卡死、滤水部分淤塞、吸水高度太高或吸水漏气,也可能因转向不对,叶轮流道堵塞.逐一检查后,可分别采取修理底阀、清除淤塞物、纠正转向、清洗叶轮等措施处理.     

出口角β_2对低比速离心泵性能的影响

提高水泵扬程、流量和效率,有助于降低金属材料与电能的消耗並减小泵站的占地面积。研制高扬程、高效率水泵的课题,由于对叶轮过流部分新型构造的性能研究文献[1、2],而得到解决。该结构运用反作用原理,叶轮在其叶片间流道出口处用短的中间叶片来分开其主流。 2K—6型水泵叶片出口角β_2=90°,每个叶片间流道装有两个中间叶片,其试验表明:采用叶轮过流部分的新型构造,不仅可以提高扬程,而且在全部流量范围内能提高水泵的效率。     

基于CFD的多级中开式离心泵流场分析

为发展具有自主知识产权的高性能多级中开式离心泵,根据已有参数要求,对多级中开式离心泵的结构及水力模型进行了设计.水泵选用两侧吸入中间压出的结构形式,叶轮左右对称分布.首级叶轮为两侧单吸,末级选用双吸叶轮,压出室采用双蜗壳.利用Pro/E软件建立流道模型,借助Fluent软件,基于N—S方程和标准k～ε湍流模型,采用SIMPLE算法,对内部流场进行数值模拟,得到水泵各级叶轮的相对速度及静压分布.并在多工况下对多级中开式离心泵流场进行稳态数值预测,着重选取三种工况(标准工况、小流量工况及大流量工况)对多级泵各级叶轮的静压及相对速度进行对比分析.然后,在标准工况下对泵进行瞬态模拟,分析各级叶轮在不同时刻静压分布.数值模拟结果表明,泵水力模型设计合理,在标准工况下效率达到88％,性能出众.最后经实验验证表明,模拟结果与实验结果相符,水泵达到设计要求.     

离心泵叶轮的加工工艺探讨

简述了离心泵的工作原理,在分析叶轮加工工艺对水泵性能影响的基础上,提出了叶轮加工工艺应能保证叶轮前后盖板内表面形成的流道及中间叶片绕理论轴心线旋转的制定准则,制定了两套水泵叶轮机械加工工艺,明确了每个工序所起的作用。叶轮机械加工工艺方案Ⅰ,强调"以前后盖板内侧流道面作轴向找正基准且以叶轮进口直径作径向找正基准"仔细找正,是叶轮加工工艺的关键环节;方案Ⅱ的叶轮加工工艺,则降低了"以前后盖板内侧流道面作轴向找正基准且以叶轮进口直径作径向找正基准"找正的操作难度,靠工装及合理的工艺编排,保证了叶轮的加工质量。探讨了离心泵叶轮的加工工艺,为提升水泵行业的机械加工水平及提高离心泵产品质量提供参考。     

离心风机叶轮三维反问题气动优化设计

基于三维反问题设计方法和CFD技术,结合试验设计方法和模拟退火优化算法,以轴面流道形状参数和叶片形状参数为设计变量,以叶轮效率为优化目标,建立了离心风机叶轮三维反问题气动优化设计方法。叶片形状通过三维反问题设计方法由叶轮的环量分布参数表达。运用该方法进行了离心风机叶轮的优化设计,叶轮效率提高了3.3%。根据建立的优化设计变量和叶轮效率之间的响应面函数关系式,分析了不同轴面流道形状参数和环量分布参数及参数间交互效应对叶轮效率的影响。结果表明:相对于轮盘处轴面流道轮盖处型线和环量分布形式,轴面流道叶片进口边倾斜角对叶轮效率影响更为显著。     

轴流泵非稳定工况下叶轮进口流场试验研究

在小流量工况下,由于轴流泵不稳定工况区（马鞍区）的存在,使其稳定运行的范围大大缩小.详细测量了轴流泵能量性能参数,获得了＂双马鞍＂形的扬程-流量曲线,采用PIV技术对0.73Qd,0.55Qd0,.43Qd及0.33Qd流量工况下的叶轮进口轴面流场进行了二维流速测量.结果表明：小流量工况下,在叶轮进口靠近壁面处存在明显回流,回流区域随流量的减小而增大,同时叶轮进口轴面内湍流强度也随着流量减小而增大;相同工况下,轴向流速的湍流强度低于径向流速的湍流强度,靠近叶轮外壳处的湍流强度大于靠近轮毂处的湍流强度;通过流道壁面上的丝线示踪,显示了随着流量的减小,叶轮进口外壁处的流体由轴向流动向周向流动的演化过程.研究结果表明小流量工况下,轴流泵叶轮进口流场不稳定导致水泵效率偏低,为进一步提高水泵性能提供了参考.     

基于Pro/Engineer二次开发的双流道叶轮流道设计

对双流道叶轮流道的结构特征进行了研究,讨论了双流道叶轮流道设计主要参数的确定方法,给出了一种新型流道中线的曲线方程,该曲线由部分渐开线和部分椭圆组成。分析了采用Pro/Engineer进行双流道叶轮流道三维建模的方法,发现直接的建模方法不易于实现,流道建模工作也比较难以进行。为此提出了采用Pro/Engineer二次开发的方法进行流道的三维参数化设计方法。研究了Pro/Engineer二次开发工具Pro/Toolkit的菜单设计技术、UI对话框技术及基于三维模型的参数化设计技术,着重研究了使用Pro/Engineer二次开发的方法进行双流道叶轮流道设计的一般流程,并给出了用Pro/Engineer二次开发方法进行双流道叶轮流道参数化设计的具体实例。     

抽水机抽水不良故障的修理

抽水机的主机是水泵。水泵不吸水或不排水其原因多为底阀卡死，滤水部分淤塞，吸水高度太高或吸水漏气。也可能是转向不对，叶轮流道堵塞等。通过逐一检查后，可分别采取修理底阀，清除淤塞物，纠正转向，清洗叶轮等措施处理。     

基于CFD的泵装置性能预测方法比较

以某混流泵装置为例,采用CFD技术分别进行包括进出水流道和水泵在内的水泵装置全流道数值模拟的性能预测和由不带泵进出水流道数值模拟得到的流道效率与泵效率乘积的泵装置性能预测,并与模型装置试验结果进行比较。结果表明,根据水泵装置全流道数值模拟方法进行的装置性能与模型试验结果误差较小;以流道效率与泵效率乘积的方法预测装置效率的误差较大,仅在最优工况点附近与模型试验泵装置效率近似相等,引起较大误差的主要原因是基本理论存在不合理性。因此,建议以进水流道、出水流道和水泵作为整体进行内流数值模拟和装置性能预测,并在考虑泵对流道影响的情况下进行流道的水力设计优化。     

修改叶轮设计的二种方法

本文针对叶轮的改进设计,研究了叶轮切割定律的应用,及其改变叶轮流道宽度对水泵性能的影响。从而提出了改进叶轮设计的二种方法,如何进行配合使用。     

谈谈水泵制造质量问题

我省湘农型水泵在设计上大多数泵是具有结构紧凑、重量轻、效率高等优点,但由于前几年内把水泵产品下放到各地区自行生产,有不少厂根本不具备生产条件,加上工厂领导在思想上对质量不够重视,因而生产的水泵质量较差,既浪费能源又损害农民的经济利益,经济效果是不好的。根据水泵制造中存在的问题和多年实践证明,提高水泵质量,应抓好以下几项工作: (一)抓铸件质量,保障水力效率。排灌机械的铸件约占90～95％,主要零件泵体、叶轮是组成水泵的关键件,其过流道都是不加工的,流道光洁度对水力效率影响很大。所以我们必须抓好铸件质量。要注意三个环节:     

水泵调速运行利弊思考

结合多泥沙水源泵站采用降速运行的实际,通过理论分析,得出同容量两台水泵不论转速高低,只要扬程相等,叶轮磨损量应相同,但径向磨损梯度不同;降速运行后,水泵效率将会引起不同程度降低.提速后水泵效率一般都会提高.由此可知,多泥沙水源站采用降速运行方式,不是解决叶轮磨损的根本途径.     

怎样调整水泵扬程

水泵的额定扬程过高或过低于装置扬程时,就是扬程不配套,均使水泵效率降低,经济效益差。现根据额定扬程与需要扬程的差值,对有些水泵可用以下方法进行调整。 一、水泵额定扬程偏高时的调整 1.把水泵原来的叶轮卸掉,换上同类型直径较小的叶轮。例如:6B20型水泵可换6B20A型水泵的叶轮,12Sh-28型水泵可换12Sh-28A型水泵的叶轮。更换较小的叶轮后,扬程     

叶轮进口挡板改善轴流泵非稳定工况性能研究

轴流泵在不稳定区(马鞍区)运行时,叶轮进口存在回流区,水泵效率低、机组振动加剧,严重时将造成机组结构破坏.在轴流泵叶轮进口设置5种挡板方案,采用商用软件ANSYS CFX,分别对不同的挡板方案进行了三维不可压湍流数值模拟.计算结果表明,挡板与叶轮进口的距离是影响小流量工况水泵性能的主要因素,其中方案3为最佳方案.叶轮进口的轴面流场表明,挡板能抑制小流量工况水泵进口处的回流,降低叶片吸力面的压力,增加叶片的升力,从而有效地提高小流量工况的水泵运行效率.     

抽水机抽水不良故障的修理

水泵不吸水或不排水其原因多为底阀卡死,滤水部分淤塞,吸水高度太高或吸水漏气,也可能因转向不对,叶轮流道堵塞等。通过逐一检查后,可分别采取修理底阀,清除淤塞物,纠正转向,清洗叶轮等措施处理。     

汽车冷却水泵优化设计及试验研究

针对比转数为59的汽车冷却水泵,选择对性能影响较大的叶轮的6个水力参数β2,b2,D2,Z,D0,φ,并添加了1个附加的辅助因素e.根据叶轮原有参数值,设计2组不同的参数值,得到因素的2个水平.由此,设计了L8(2⁷)七因素两水平的正交表,即8个叶轮设计方案.通过Ansys-CFX12.1软件分别对8个方案水泵的全流场进行定常数值模拟,以设计工况点的扬程和效率以及最高效率点的流量、扬程和效率为性能指标,通过极差分析以及内部流场对比分析,优化叶轮参数.将优化后的叶轮和原始叶轮分别进行数值模拟和外特性试验,分别比较得到的结果后得出,优化叶轮提高了水泵在额定点的效率,并且增大了高效区范围,同时也使扬程曲线更平缓.结果表明了正交法的可行性,说明了正交表结合CFD技术进行水泵设计,不仅可有效改善水泵产品的水力性能,并且能很大程度地缩短研究时间,从而提高工作的效率.     

基于STARCCM+的离心式冷却水泵叶轮优化设计

为解决汽车冷却水泵叶轮在设计优化中存在设计周期长、优化方法不明确等问题,基于离心泵设计与计算流体动力学(CFD)理论,设计一种半开式叶轮并进行优化.首先确定叶轮各项结构参数并通过三维建模软件CATIA V5对水泵进行实体的初步建模,然后利用CFD计算软件STARCCM+对水泵设计模型进行性能仿真分析,得到水泵截面的绝对压力云图、相对速度矢量图以及湍动能分布图,最后通过MATLAB遗传算法工具箱以水泵总的能量损失最小为目标对叶轮进出口宽度、进出口直径、进出口角度等主要结构参数进行优化,从而得到水泵叶轮最佳设计参数.研究结果表明:通过对多个工况点下优化前后冷却水泵性能仿真对比,MATLAB遗传算法工具箱在对水泵的优化过程中起到重要的作用,在寻找叶轮结构参数最优组合具有明显优越性,且结果合理可靠,经叶轮优化后的水泵性能优良,额定工况下水泵效率提高了2.3%.     

水泵额定扬程偏高的调整

降低水泵转速。水泵转速降低后,虽然流量有所下降,轴功率消耗也相应降低,但相对提高了水泵的效率,降低转速一般不应超过5％。 把水泵原来的叶轮卸掉,换上同类直径较小的叶轮。例如:6B20型水泵换用6B20A水泵的叶轮;12Sh-28型水泵可换用12Sh-28A型水泵的叶