减小叶轮后盖板直径的轴向力试验

为平衡离心泵叶轮的轴向力,进行了减小叶轮后盖板直径的轴向力试验研究.在假设叶轮周围液体具有不同的液体圆周角速度的基础上,推导出减小叶轮后盖板直径的叶轮轴向力计算公式.通过三组不同后盖板直径的叶轮轴向力计算值与实测值的对比,确定了叶轮周围各处液体圆周角速度的修正值分别为a=0.65,b=0.95,c=0.45,即当叶轮以角速度ω旋转时,叶片外径斜面处的液体圆周角速度为0.65ω,在切除叶轮后盖板的区域内,液体圆周角速度为0.95ω,在叶轮盖板外侧的液体圆周角速度为0.45ω.并验证了推导的叶轮轴向力计算公式基本正确,从而为采用减小叶轮后盖板直径以平衡叶轮轴向力的方法提供了理论依据和实用的计算公式.     

双吸离心泵中叶轮轴向窜动对水力性能影响分析

叶轮和泵腔的相对位置在双吸离心泵能量转换中有着不可忽略的作用,对泵的性能有着至关重要的影响。在保证某离心泵基本参数不变的情况下,改变叶轮在泵腔中的轴向位置,通过数值模拟,分析叶轮轴向窜动对其水力性能的影响。结果表明:随着叶轮轴向偏移距离的增加,该离心泵的扬程、轴功率逐渐降低,效率略有降低。     

叶轮过流面积计算及轴面图几何参数优化

推导了叶轮过水断面面积的计算公式，给出了中间流线点坐标的计算方法，并对叶轮轴面投影图的几何参数进行了优化。     

采用PIV研究叶轮轴向旋涡流

轴向旋涡流是离心叶轮内特殊的流动现象．它的速度分布规律与叶轮特性关系密切。本文作者采用先进的PIV系统在改型叶轮内进行实验研究，首次成功获得叶轮轴向旋涡瞬态流场。经数据处理、分析，揭示了轴向旋涡流相对速度在不同转速时的分布规律。实验研究结果将深化人们对离心叶轮内流场的认识。     

双流道叶轮水力设计CAD中流道参数的确定

在大量试验研究和设计实践的基础上，给出双流道叶轮计算机辅助设计的方法，并对一些主要参数进行了统计分析。给出了叶轮轴面图前、后盖板圆弧半径R1、R2与比转数ns及叶轮进、出口直径Df、D2的关系。提出了新的平面图流道中线主程及流道截面面积变化规律。     

变螺距螺旋离心泵叶片型线参数方程的分析

分析了变螺距螺旋线的一般方程,根据固液两相流在螺旋离心泵叶轮内轴向速度非等速的运动特征,以及螺旋离心泵的结构特征,推导了螺旋离心泵的变螺距叶片型线方程。该方程避免了螺旋离心泵一元设计理论对设计经验的依赖性和叶轮轴面流线分点的复杂性,同时对该类型泵的计算机辅助设计、内部流场的数值模拟以及泵的性能改善有着重要意义。     

CAD在消防泵水力设计中的应用

CAD技术在机械设计中的应用越来越广泛。文章结合该厂生产实际，对CAD技术在消防泵叶轮水力设计中的应用进行了尝试，建立了叶轮轴面投影图的数学模型，把轴面投影图设计参数化、流道检查公式化，在计算机上实现了轴面投影图设计、流道检查的自动化，且在应用中给出低比转数叶轮ρ－L曲线分别随各变量变化的规律。此程序大大提高了叶轮水务设计的精度和速度。     

离心泵叶轮的参数化设计

针对传统离心泵叶轮设计步骤繁琐的不足,提出了采用4次Bezier曲线来设计叶轮的轴面流线及叶片型线的方法.详细介绍了轴面流线和叶片型线的控制方法,使其和传统的离心泵设计理论结合起来.将椭圆型偏微分方程应用于叶轮轴面的离散以及叶片空间曲面的生成,并将叶片的空间曲面造型问题转换成偏微分方程的边值问题,控制边界条件即达到对叶片的控制.数值求解边值问题的解,即可得到泵叶片的数值模型,然后再将叶片的数据导入造型软件并生成叶轮的实体造型,实现了离心叶轮的参数化设计.实例计算结果表明,提出的理论和方法是有效的,能够实现叶轮的快速高效设计.     

不同流量工况下混流泵压力脉动试验

为了研究混流泵叶轮和导叶非定常时序干涉引起的压力脉动特性,通过试验对混流泵泵体关键测点进行了压力脉动测量,分析了不同流量工况下叶轮进口、叶轮中部、叶轮出口、导叶进口、导叶出口以及装置出口等位置压力脉动的时域和频域响应。研究结果表明:叶轮旋转周期较大程度影响了叶轮进口、叶轮中部监测点的压力脉动,脉动曲线出现了与叶轮叶片数相一致的4个波峰和4个波谷,压力脉动主频为叶轮叶片通过频率;叶轮和导叶的动静干涉作用使得叶轮出口和导叶进口监测点压力脉动在小流量工况下分别出现7~12个波峰和波谷,压力脉动频谱范围变大,分频成分增多,主频随着流量减小向高频方向偏移,动静干涉诱导的流体激振以及噪声等高频成分出现并逐渐增多。叶轮中部监测点的压力脉动幅值最大且对流量变化最敏感,远离叶轮区各监测点的压力脉动受流量变化的影响较小。     

基于变倾角叶片型线方程的螺旋离心泵轴面速度确定

根据固液两相流在螺旋离心泵叶轮内通过螺旋段和离心段的不同运动特性,以及螺旋离心泵的结构特征,推导了螺旋离心泵的变倾角叶片型线方程.该方程避免了螺旋离心泵一元设计理论对设计经验的依赖性和叶轮轴面流线分点的复杂性,可通过改变型线方程中的参数来改变流体从轴向至径向过渡时液流的轴面速度分布,从而找到最佳的轴面速度分布,对该类型泵的计算机辅助设计、内部流场数值模拟以及泵性能改善有重要意义.     

低比转速离心泵塑料叶轮设计

以一台低比转速离心泵铸铁叶轮水力模型为原型,将其材质替换为塑料.考虑泵效率提升和注塑工艺可行性对叶轮几何参数进行修改:减小叶轮外径,增加叶轮出口宽度;考虑塑料结构工艺对叶轮结构进行调整:后盖板外侧设置加强筋,轮毂处加铜嵌件,盖板与叶片结合处添加定位孔销和焊接用导熔线。将塑料叶轮和铸铁叶轮安装在同一泵体进行对比测试。测试结果表明:塑料叶轮设计工况点泵的效率由56%提高到60%,增加了4%,既达到国家节能效率指标,又为用户节省了用电费用。     

AP1000核主泵模型泵导叶水力设计与数值优化

采用基础水力设计方法,利用模型泵叶轮外参数设计AP1000核主泵直导叶;基于CFD的数值计算与分析结果,针对所设计的直导叶内部流场流动损失较大的问题,提出2种不同的优化设计方案:第1种直接在直导叶的基础上进行优化设计;第2种采用叶轮与导叶配合设计的方法,将直导叶转化为扭曲空间导叶,并对其进行优化.在空间导叶的优化中也考虑了2种方案,对叶型进行参数化造型,然后生成样本数据库,选择叶轮加导叶结构的水力效率作为优化的目标函数,利用人工神经网络和遗传算法对不同空间导叶叶型进行多次优化改进,最终获得与叶轮水力性能匹配优良的核主泵导叶.最后讨论了不同导叶叶片数对水力效率的影响,从流动的角度对导叶叶片数的选取提供了理论指导和参考.     

基于离散元法的船式拖拉机直线驱动性能研究

以叶轮直叶片为研究对象,构建了单轮叶—土壤离散元模型,充分校核模型准确性后,分析了轮毂宽度对各个最优参数的影响规律以及叶片在不同速度下叶片长度最优值的变化情况。对实际工况下的叶片结构参数进行优化设计,以单轮叶叶片长度、轮叶厚度、轮叶驱动面倾角、轮叶非驱动面倾角为试验因素,驱动叶轮平均驱动效率为试验指标,进行仿真试验,研究叶轮与土壤相互作用过程中土壤颗粒空间位置的变化、颗粒堆积流动现象、叶轮受力情况以及各个参数的变化对驱动轮驱动性能的影响机理。优化后的最佳结构参数分别为叶片长度240mm、轮叶厚度6mm、轮叶驱动面倾角5°、轮叶非驱动面倾角4°,此时单轮叶的驱动效率最高。     

多级离心泵叶轮与导叶的匹配特性

基于CFX软件,采用k-ε模型对某一立式三级离心泵全流场进行数值模拟,并进行试验验证,表明在设计工况下数值计算结果与试验结果吻合较好,但泵内流场分析发现,叶轮-导叶间隙及导叶内的流动损失较大.为了减少流动损失,提高多级离心泵叶轮与导叶之间的匹配特性,分别重新设计4种采用不同进口结构形式的导叶.在设计工况下对4种不同进口的导叶模型进行定常数值计算,并对水力性能、内部流动规律及叶片表面压力分布规律进行分析.结果表明:导叶进口采用扩散结构,与叶轮出口边相平行的模型水力性能最好;导叶进口采取扭曲结构时,能够提高叶轮扬程,但也会增大导叶与叶轮间隙的流动损失,并导致导叶进口压力不稳定;当导叶进口与叶轮出口平行时,可以减小导叶内的流动损失,提高导叶的水力性能;当导叶进口与轴线平行时,可以弱化叶轮与导叶之间的干涉作用,提高叶轮的水力性能,但会增大叶轮与导叶间隙处产生的流动损失.     

整体叶轮精密展成电解加工技术

阐述了进行展成电解加工所用加工系统的组成以及采用矩形截面内喷式阴极精密展成电解加工整体叶轮叶片型面的加工原理,给出了用平行直纹曲面拟合整体叶轮叶片型面的方法,并确定了展成运动轨迹的具体算法。对某小型整体叶轮的叶盆表面和叶背表面进行了加工试验,获得了良好效果。     

离心泵叶轮轴面流线分点的数学方法

在离心泵的水力设计中，传统的叶轮轴面流线的分点方法，由于重复取值，反复对比，累积误差大，并造成轴面流线分点的速度低、精度差。为了提高叶轮水力设计过程中轴面流线分点的效率及准确性，文章通过几何分析的数学方法，对常见的轴面流线分点过程进行数学描述，并最终形成可供微机编程的计算公式。     

螺旋离心泵固液两相非定常流动诱导力特性

采用雷诺平均N-S方程,结合滑移网格技术对150×100LN-32型螺旋离心泵进行了固液两相非定常流动的数值计算,给出了在不同固相体积分数下蜗壳出口面的压力脉动、叶轮径向力、叶轮轴向力以及作用在叶轮上扭矩的分布规律,并分析了固相体积分数的变化对其大小和方向的影响.结果表明,不同固相体积分数对蜗壳出口面压力、作用在叶轮上的扭矩、轴向力和径向力在1个周期内的变化趋势和力的方向没有影响,但各个力的大小随着固相体积分数的增加而增大;蜗壳内壁各监测点的压力在1个旋转周期内呈波动状态,并且波动趋势明显不同,这与各监测点的位置和叶轮与蜗壳之间的干涉作用有关,随着叶轮的旋转,在螺旋叶片的作用下,全流道内的压力顺着蜗壳内壁沿叶轮旋转的方向逐渐增大;固相体积分数的改变对蜗壳内各监测点的压力脉动趋势影响较小,固相体积分数的增加使得各监测点的压力值随着固相体积分数的增加而增加,但是固相体积分数变化对蜗壳表面压力波动的幅值影响较小.     

叶轮轴面图参数对离心泵性能的影响

为了研究叶轮轴面图上前、后盖板圆弧半径和倾角对离心泵性能的影响,选择一台比转数为84.8的离心泵双圆弧叶轮轴面图为研究对象,基于数值模拟计算结果,采用二阶响应面模型建立了前、后盖板圆弧半径和倾角与水力性能之间近似模型,其中24组数值试验方案由最优拉丁方方法确定。结果表明:前盖板倾角对设计工况下扬程、功率和效率的影响最大。该研究成果为离心泵叶轮轴面图的优化设计提供了依据。     

斜流泵叶轮和导叶叶片数对压力脉动的影响

为了研究斜流泵叶轮和导叶由于动静相干作用(RSI)而引起的压力脉动规律,基于标准k-ε湍流模型、SIMPLEC算法和滑移网格技术,根据叶轮和导叶叶片数及其叶片厚度设计了多种计算方案,并对不同方案的斜流泵模型进行了非定常数值模拟．采用叶轮进口、叶轮出口和导叶内部布点监测压力的方法获得了压力脉动曲线,并基于时域图分析了叶轮叶片数、导叶叶片数及其厚度对斜流泵内部压力脉动特性的影响．数值计算结果表明:斜流泵叶轮叶片动静干涉对整个流场的压力脉动影响较大,叶轮叶片数越少,叶轮进、出口压力脉动幅值越大;在设计工况下,导叶内部的压力脉动波形主要受叶轮叶片数影响,而导叶厚度对导叶内部压力脉动影响较小．研究结论将为斜流泵的设计和稳定运行提供参考．     

时序效应对导叶式离心泵叶轮做功的影响

为了研究导叶时序安装位置对离心泵水力性能及运行稳定性的影响,采用SST k-ω湍流模型对在不同导叶安装时序位置时离心泵内部非稳态流场进行数值计算,分析导叶时序位置对叶轮做功的影响规律.结果表明：同一导叶时序位置时,因动静干涉影响,叶轮叶片做功呈现周期性波动;不同导叶时序位置时,各叶轮叶片做功呈现的波峰与波谷时刻不同,且出现明显的相位差,表明时序位置对叶轮叶片做功的影响因素主要为叶轮-导叶动静干涉、叶轮-蜗壳动静干涉及蜗壳不对称几何形状等;不同导叶时序位置时,叶轮流道做功均呈现周期性波动,并出现相位差,同时因叶轮-导叶动静干涉作用影响,叶轮出口处压力场分布不同,表明叶轮-导叶动静干涉是导叶时序效应对其叶轮流道做功影响的主要因素.研究结果可为导叶式离心泵设计提供一定理论依据.