卧式泵站竖井进水流道三面进水水力特性数值模拟

针对某单向卧式引水泵站采用的竖井式进水流道进行优化设计,提出三面进水竖井进水流道,为分析三面进水下竖井进水流道的水力特性,基于雷诺时均N-S方程和k-ε标准湍流模型,采用CFD技术对该卧式泵站的三面进水竖井流道进行数值模拟,通过控制中墩的线型以及中墩宽度b形成不同的三面进水流道,从而分析不同三面进水流道的水力特性,具体分析不同方案进水流道出口断面的轴向速度分布、水平剖面的流线和速度分布以及流道水力损失的状况.研究结果表明:对于不同中墩宽度下的三面进水流道,流线型中墩较矩形中墩其流速分布均匀度和速度加权平均角均较大,采用流线型中墩可以获得较好的流态;对于流线型中墩,随着中墩宽度b的减小,过水断面面积逐渐增大,各方案流速分布均匀度和速度加权平均角逐渐增大,当b=0.075B时,此时流线型中墩泵进口断面上的压力分布较矩形中墩更为均匀.     

不同微纳米曝气滴灌入口压力下迷宫流道沿程微气泡行为特征

微纳米曝气滴灌时,微气泡在迷宫流道内的行为特征不明确导致系统的运行缺少科学依据。针对该问题,采用粒子跟踪测速技术（Particle Tracking Velocimetry,PTV）,对0.02、0.06、0.10 MPa入口压力下迷宫流道内沿程连续5个位置处的气泡液体进行视频拍摄,分析微气泡在流道内的行为特征和入口压力对其的影响。结果表明：沿流道全程,微气泡的数量逐渐减少,直径最大值和平均值逐渐增大,但气泡群经过拍摄段流道的平均速度和平均时间无明显变化规律。在流道相同位置处,入口压力越高气泡数量越少,气泡最大直径越小,气泡群经过的平均时间越短且平均速度越大。入口压力提供气泡群通过流道的最低速度,称为     

轴流泵叶轮导水锥型式设计及其流道水力特性模拟

为探究轴流泵叶轮导水锥的设计方法,揭示导水锥流场的内部流动特性。基于三维不可压缩流体的雷诺平均N-S方程和k-ε湍流模型,结合典型的收缩曲线,设计了维多辛斯基式、五次方曲线式、双三次方曲线式等5种导水锥。利用Fluent软件对各型导水锥进行三维流场计算,分析了导水锥流道的流动特性,归纳了导水锥流场的3个流动部分以及流场轴面的速度分布规律。总结了轴向速度分布均匀度、加权平均偏流角随导水锥收缩型面的变化规律。分析各型导水锥水力损失发现:不同型式导水锥水力损失不同,直锥式导水锥损失略小,其他型式的导水锥水力损失相近。对流场均匀性相比较得出:在导水锥流场急剧收缩的断面上,轴向速度分布均匀度降低,速度加权平均偏流角和径向速度梯度增大。导水锥出口段收缩越平缓,整流能力越出色。综合考虑轴向速度均匀度和速度偏流角等指标,维多辛斯基式导水锥的整流能力最优,出口流场均匀性较好。当导水锥长度为叶轮外径的0.25~0.8倍时,导水锥长度增加,水力损失减小,导水锥出口流场品质提升。结合工程实际应用,给出导水锥长度最优取值范围为叶轮外径的0.5~0.6倍。     

基于粒子图像测速仪的微小流道内固体颗粒运动规律的实验研究

为了解迷宫流道内固体颗粒的运动规律,提高灌水器的抗堵塞能力,采用粒子图像测速仪(particle image velocimetry,PIV)对不同直径和不同密度的固体颗粒在迷宫流道内的运动规律进行了实验观测。结果表明,根据颗粒的运动轨迹线可知齿形流道内水流在各齿尖做类似于正弦波的运动,靠近齿尖处形成主流区,靠近齿底处形成漩涡区;直径小(65mm)或密度低(1 740kg/m3)的颗粒跟随性比较好,颗粒直径或密度越大,运动越紊乱,出现的最小极值速度越低,越容易进入漩涡区并最终可能导致堵塞;与固体颗粒直径相比,颗粒密度对运动轨迹、路程和速度的影响较小。     

浙江盐官下河泵站轴流泵装置模型的研究

采用ｋ－ε紊流模型数值模拟和计算了浙江盐官下河泵站的进、出水流道,并对该装置模型进行了试验研究。结果表明：该泵站机型选择合理,过流量大,高效范围广,装置效率高,运行平稳。该成果已成功应用于该泵站的建设,还可为其它同类型工程的设计提供参考。     

方形喷洒域摇臂式喷头流道优化及内部流场数值仿真研究

针对圆形喷洒域摇臂式喷头喷洒重叠多和超喷漏喷普遍,现行方形喷洒域摇臂式喷头机构复杂、旋转能耗大、局部水头损失大、喷洒形状与标准正方形偏差大等问题,该文通过对流量调节器喉口断面菱形化和流道流线化,对方形喷洒域摇臂式喷头流量调节器的形体进行优化,减少了不利的水头损失,实现了精准方形喷洒的目标。根据水动力学的能量方程及动量方程推出了流量调节器局部水头损失的计算公式;并运用三维软件Pro/E建立流量调节器及喷头的三维内流道几何模型,利用CFD软件建立其流体力学RNG k-ε湍流数值模型,对流量调节器及喷头的内流场进行数值模拟,获得了压强、流速的动态分布规律,进而求得优化前后方形喷洒域喷头不同旋转姿态时的水头损失及流量,结合同型号喷头的出口流量与射程关系计算出优化前后的射程,进而对优化前后方形喷洒域喷头不同旋转姿态时的水头损失、流量、射程及喷洒形状等性能进行全面评价,验证方形喷洒域摇臂式喷头流道优化成果的可靠性。结果表明:优化后的方形喷洒域摇臂式喷头结构简单、水力自控、节能耐久、喷洒形状标准、水头损失小;在额定工作压力范围内优化后的摇臂式喷头水头损失降低25.8%,流量增大12.87%,喷洒形状系数提高15.6个百分点,为方形喷洒域摇臂式喷头的设计制造及应用推广提供理论参考。     

旋转式喷头空间流道设计及低压水力性能试验

喷头在低压工况下存在均匀性较差、射程变短及工作不稳定等问题。为了扩宽喷头的工作压力范围,该研究设计了旋转式喷头空间流道结构。以空间流道仰角、中间截面偏置角、出口截面偏置角为因素,以喷头空间流道出口平均速度和旋转驱动力为指标,采用CFD数值模拟正交设计,分析了空间流道结构参数对喷头水力性能的影响,并对旋转式喷头与相同规格的NelsonR33喷头在不同压力工况下进行水力性能对比试验。结果表明：空间流道各参数对喷头出口平均速度影响顺序依次为：空间流道仰角、中间截面偏置角、出口截面偏置角;对喷头旋转驱动力的影响顺序依次为：中间截面偏置角、空间流道仰角、出口截面偏置角。空间流道结构最佳参数组合为：出口截面偏置角为3°、中间截面偏置角为3.5°和空间流道仰角为30°。在工作压力为150及200 kPa下,旋转式喷头的水量分布更为均匀,组合均匀性系数更高。为扩宽喷头工作压力范围以及提高喷头低压下水力性能提供依据。     

降低柴油机齿轮室冷却流道穴蚀的研究

采用模态分析技术和机械振动测试对汽车用４ＪＡ１柴油机齿轮室的冷却流道穴蚀问题进行了研究，并对齿轮室进行了动力结构修改，使得流道部位的穴蚀程度明显降低     

流道结构形式对滴头水力性能影响的试验研究

对滴灌系统的滴头进行试验研究表明，影响流态指数的主要因素是流道结构形式，包括流道齿形、齿角、齿距、齿高和流道的深度，流态指数基本不随滴头流道长度而变化。通过比较不同滴头流道的流态指数、流道长度及流道断面积，分析了其抗堵塞性能，并建立了描述滴头流量与流道长度及工作压力关系的回归模型。     

多流道球形止回阀性能研究

采用UG三维造型和CFD数值计算等多种辅助手段，对多流道球形止回阀的性能进行研究，对其流道结构进行优化设计，并通过流阻测试，与旋启式止回阀进行了比较。多流道球形止回阀大大减少了阀体的水力损失，降低了在关阀过程中所产生的水击波，提高了止回阀的可靠性。