导叶相位角度对管道输油泵水力性能的影响

为提高管道输油泵水力性能,以某型号大型管道输油泵为研究对象,针对导叶相位角度对其水力性能的影响进行研究.采用Pro/E与Gambit软件对该输油泵全流道内流场进行三维造型与网格划分.应用计算流体动力学软件CFX对输油泵在6个导叶相位(0°,6°,12°,18°,24°和30°)及5个流量工况(0.8Q_d,0.9Q_d,1.0Q_d,1.1Q_d和1.2Q_d)下的内流场进行定常数值计算,得到了不同导叶相位下输油泵的性能曲线,对比分析了不同导叶相位下输油泵的内部流动情况.研究结果表明:不同相位时,在设计工况下扬程差别较大,扬程最大相差6%,大流量及小流量工况下扬程的差别较小;设计工况下效率差别较小,大流量及小流量工况下效率的差别增大,效率最大相差2%;导叶叶片背面出口处的低速区是影响输油泵水力性能的重要因素,不同导叶相位下,蜗壳隔舌处的流场不同,进而影响输油泵的水力性能;受导叶流道出口低速区的影响,导叶相位为6°,12°及18°时,蜗壳扩散段流态较差,导致输油泵效率偏低,且蜗壳出口速度分布非常不均,不利于输油泵高效平稳地运行.     

轴流泵站经济运行方案的确定

轴流泵站建成后，灌排区域内作物组成、水文、气象等因素将发生变化，引起泵站进出水池水位、泵站扬程和流量发生变化，致使泵站运行效率低，能源消耗高．为保证泵站在原有设备的条件下经济合理地运行，达到提高泵站效率，降低能源消耗，减少运行费用的目的，提供了根据泵站的提水流量、进出水池水位和泵站扬程的变化。通过调节轴流泵的叶片安装角度，来提高泵站效率和降低能源消耗的技术措施，给出了用系统分析的方法确定轴流泵经济运行方案的数学模型、约束条件和求解方法．通过多座泵站的应用，并经泵站测试，泵站效率已得到提高，取得了良好的效果．为泵站的经济运行提供了依据．     

Engineered-airlift pumps for aquaculture applications using multiphase flow analysis

Currently, very few aquaculture operations are employing airlift pump technology for water recirculation, aeration, and waste removal. This is likely due to the poor design and lower efficiency of traditional airlift design, the limited amount of research effort that has been invested in improving performance capabilities of air lift pumps and the general lack of awareness of the industry about the inherent advantages of airlift systems. A new efficient airlift pump is hydrodynamically designed by incorporating the Volume of Fluid (VOF) multi-phase model along with the K-ε turbulence model utilizing Computational Fluid Dynamics (CFD) tools. The pump is designed to offer a substantial reduction in total energy usage as well as an improved quality of the culture products in order to make it attractive to aquaculture industry. In this study, both numerical and experimental investigations were carried out for airlift systems operating under two different submergence ratios of 50% and 90% in a lab setting using 2.54 cm diameter pumps. Also, the performance of a large-scale pumps of 10.16 cm diameters were also tested in an aquaculture raceway to determine its effect on the operation. The numerical results were found to be in agreement with the experiments within ±20% which is considered very reasonable for multiphase flow analysis. The present study was found to present a great tool for modelling the airlift pump performance, and potentially proposing new designs.     

漩涡泵内部不稳定流场数值模拟

为了研究漩涡泵内部流场对其外特性的影响,采用RNGk-ε湍流模型和结构化网格技术对漩涡泵内部非定常流动进行数值模拟计算。结果表明,漩涡泵流道内压力变化呈直线分布;流道内纵向漩涡随流量的增大而减小,径向漩涡周期性地脱离叶片被液流带走且随着时间增加而增大;设计工况下,各监测点处压力脉动变化呈周期性分布,从流道进口到出口压力脉动幅值逐步增大;不同工况下,叶片通过频率是压力脉动的主频,其对应的压力脉动幅值随流量增大而增大。     

离心泵快速变工况瞬态过程特性模拟

为研究离心泵在不同工况点快速切换过程中的瞬态特性,该文以一台低比转速离心泵为研究对象,对其工况流量突然减小的瞬态过程,分别采用理论分析和数值计算的方式进行了外特性预测和内流场仿真研究。首先基于叶轮机械广义欧拉方程式,对离心泵模型在流量突然减小瞬态过程中的附加理论扬程进行了定量计算与分析。结果表明,同等条件下,变工况过程结束后的稳定流量越小,附加理论扬程越大,瞬态效应愈发明显;同时该瞬态过程后期的瞬态效应比前期更为明显。动静干涉效应对泵出口流动参数产生显著影响,而对泵进口流动参数的影响并不明显;动静干涉效应对小流量工况时各个流动参数的影响将尤为显著。叶片与隔舌相对位置最近时,计算扬程最小;当隔舌位于叶轮流道中间位置稍后时,计算扬程最大。同一个转动周期(T)内,选取叶片转过隔舌后的0.225 T和0.825 T位置进行单次定常计算可取得较高精度的数值预测结果。动静过流部件和粘性效应使得叶轮和蜗壳内的轴向速度分布规律完全相反。瞬态过程中流体加速效应使得瞬态流场演化整体上滞后于准稳态流场。     

新型离心泵射流式自吸装置及试验

离心泵自吸装置具有较广泛的用途。研究了一种自吸快、对泵外特性影响小的新型射流式自吸装置。该自吸装置能够与普通离心泵直接、快速、方便地组成一体。它的工作原理是在普通自吸罐的基础上集成一套循环射流系统,用来加快离心泵自吸过程中进口气液混合速度和出口气液分离速度,以达到快速排除离心泵吸入段空气的目的。对自吸装置分别做了自吸时间等性能试验。试验结果表明,射流式自吸装置可以显著地缩短自吸时间,自吸时间最短仅为11 s;装置与离心泵连接后对泵的外特性影响较小,在设计点时泵效率仅降低1.83%。     

GPS40—9F犁屏蔽泵的设计

为提高屏蔽泵的性能和缩短设计周期,在数值模拟的基础上对GPS40—9F型屏蔽泵的屏蔽电机和泵的水力元件进行了设计．利用ANSYS参数化设计语言APDL编写命令流完成磁场模拟过程,并对屏蔽电机的两个模型所计算得到的磁力线、磁流密度分布进行对比分析．对屏蔽泵的水力部件进行三维建模,运用CFX软件对多个不同工况点下的流场进行模拟,分别采用SIMPLER算法及SIMPLE算法进行迭代运算,对比分析了后处理得到的压力云图．结果表明,模型2的气隙磁通大于模型1,说明屏蔽电机设计成细长型更有利于机电能量转换．在相同模型、相同网格条件下,采用SIMPLER算法的计算效率要高于SIMPLE算法,SIMPLER算法具有更好的收敛效果,并将模拟计算结果与试验数值进行对比,验证了数值模拟计算的可行性和准确性．     

基于径向基神经网络的叶轮轴面投影图优化

为了提高余热排出泵的效率,采用拉丁超立方试验设计方法对叶轮轴面投影图上的前盖板圆弧半径、后盖板圆弧半径、前盖板倾角和后盖板倾角4个几何变量进行35组叶轮方案设计,应用ANSYS CFX 14.5软件对余热排出泵进行定常数值模拟,得到设计工况下的效率,应用径向基神经网络建立效率与轴面投影图的4个几何变量之间的近似模型,最后采用遗传算法对近似模型进行极值寻优,获得最优的轴面投影图几何参数组合。研究结果表明:对比原始泵的数值模拟性能曲线和试验外特性能曲线,两者吻合较好;径向基神经网络能较好地预测泵设计点效率;优化的轴面投影图使得余热排出泵的水力效率提高了6.18个百分点,改善了叶轮内流场特性。因此,叶轮轴面投影图的优化设计方法是可行的。     

组合式轴流装置谷物流运动分析——基于高速摄像技术

基于高速摄像技术对组合式轴流装置脱分空间的自由籽粒、短茎秆和中长茎秆的运动状况进行了观察与数据采集,得出它们的运动轨迹和速度图,并进行分析.通过对谷物流的整体运动进行观察和分析,为建模与仿真研究奠定了基础.     

空间导叶式离心泵的数值计算及优化设计

基于Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型,采用SIMPLEC算法对一空间导叶式离心泵进行全流道三维湍流数值计算,分析了导叶式离心泵在设计工况下整个流道、环形空间及其空间导叶内部的流场分布,并进行试验验证计算结果.结果表明,叶轮叶片吸力面靠近进口区域压力最小,出现负值,该区域将有可能发生空化;液体流经叶轮和空间导叶之间的环形空间时将产生较大的冲击损失;液体由叶轮出口高速旋转流出经过环形空间流入空间导叶,空间导叶进口附近流速较大,在空间导叶吸力面的入口处存在二次流.试验结果和计算结果吻合较好,在相同流量下数值计算结果和试验数据的最大误差基本小于15%,在可以接受的范围之内,证明了数值计算的有效性.该研究结果为空间导叶的几何参数优化提供了一定的理论参考.