导叶开度对贯流式水轮机性能及流动特征的影响

针对某型号贯流式水轮机,运用ANSYS CFX,分别在导叶开度为1 550,1 405和1 278 mm条件下,对水轮机内部三维流场进行全流道数值模拟,研究导叶开度对水轮机性能及流动特征的影响.通过分析对比3种开度下水轮机水头和效率,同时研究全流道截面压力、速度分布,导叶外环面压力分布,导叶叶片压力分布以及转轮叶片压力分布,得出开度为1 405 mm是与转轮匹配性最佳的导叶开度.进而对最佳导叶开度下水轮机在0.8Q,1.0Q,1.2Q这3种工况下的空化进行模拟,结果发现空化很大程度地降低了水轮机的水头和效率.同时对转轮、转轮叶片以及尾水管的空泡相体积分数的分布进行了分析,得知在设计工况下的空化程度最轻,小流量工况下的转轮内空化比较严重,而在大流量工况下,空化区从转轮出口延伸到尾水管内.     

往复式增压器的运动特性分析

增压器作为超高压水射流切割机的＂心脏＂,其运行参数直接决定了整台设备的性能.基于牛顿第二定理和水的压缩性公式,建立了不同行程时间段增压器内部的运动微分方程,并通过MATLAB软件对其进行了数值求解.由分析可知,系统油压是增压器运动的重要影响参数,增压器在3个不同的阶段具有明显不同的运动特性,整体呈现先作加速度不断减小的加速运动,接着作加速度不断增加的减速运动,最后作加速度不断减小的减速运动的规律.在行程中出现的最大速度,也远远大于整个行程的平均速度.将理论分析结果与试验结果进行了比较,证明了理论分析的合理性.     

高压磨料水射流切割中材料破坏机理的分析

高压水射流切割是一种冷态切割技术,相比其他加工方式具有其独到的优势。对高压水射流切割试样的实验研究,用扫描电镜对切割断面进行观测,分析了高压水射流对材料的破坏方式。研究表明,射流对固体材料的破坏方式主要有两种：塑性破坏和脆性破坏,脆性破坏区的表面质量优于塑性破坏区。对水射流的破坏机理分析表明,射流对表层金属的硬化作用,导致了在起始阶段内,材料呈现脆性破坏,电镜扫描图上呈现层片状剥离的形貌,切割面相对光滑。在射流能量耗散之后,不足以实现表层硬化,磨料的磨削＂、犁耕＂使断面粗糙度上升。     

结构形式对渣浆泵前腔密封面磨损特性的影响

为了研究渣浆泵前腔密封结构对其密封面磨损特性的影响,以ESH型旋流器给料泵为研究对象,选择4种常用的前腔密封结构,在工况以及叶轮和蜗壳的水力参数均相同的前提下,应用计算流体动力学软件ANSYS CFX和磨损模型对泵内固液两相流进行数值模拟,并通过试验进行验证.研究结果表明:采用角式小间隙密封结构,密封面上固相浓度最低,固相的速度分布最均匀,密封面的失重量最小,抗磨损效果最好,其次为平面小间隙密封结构、角式大间隙密封结构,而平面大间隙密封结构的抗磨损性能最差;定义了磨损函数,且密封面上磨损函数值的分布与试验结果吻合较好.研究结果可为渣浆泵的抗磨损设计提供一定的理论依据.     

长短叶片结构对凝水泵出口压力脉动特性的影响

为探究不同长短叶片结构下凝水泵出口管道内的压力脉动特征,深化对泵系统内非定常流动机理的理解,在定常数值模拟的基础上,采用非定常数值模拟方法对泵及出口管内的流动进行模拟与分析,研究不同工况下泵出口管内的压力脉动与监测点位置和流量之间的关系,对各叶片结构对应的压力脉动的频域特征和能量特性进行对比研究.研究结果表明:5长5短叶片结构对应的凝水泵外特性优于3长3短叶片结构的;各监测点在4个流量工况下的主频保持为叶频f_BPF及其倍频.3长3短叶片结构较5长5短叶片结构泵出口压力脉动更明显,变化更复杂;泵出口法兰监测点处的压力脉动强度较高,沿流动方向,自监测点P₁至P₃,压力脉动逐渐衰减;对于3长3短叶片结构,在1.4Q_d流量工况下,泵出口管内呈现多频率激发的压力脉动特征,非稳态流动激励加剧.