水泵选型方法的研究

泵与泵装置的特性关系表明：传统的等流量和大扬程选泵,装置达不到最高效率。水泵选型必须同时考虑装置对水泵扬程和流量损失的影响,加大流量变扬程选泵充分考虑各种扬程范围选泵时的流量和扬程修正系数,会使泵装置效率大大提高。     

喉部面积对切线泵性能的影响

为探讨喉部面积对切线泵性能的影响,选取切线泵WG211为研究对象, 利用CFD技术对5组不同喉部直径的切线泵内部流动进行三维定常数值模拟,计算得到不同喉部面积的切线泵在不同流量工况下的扬程和效率,并绘制流量-扬程和流量-效率曲线,最后对不同流量工况下喉部处的速度进行对比,分析截止流量产生的原因和流量系数的取值。研究发现:当切线泵的喉部直径由0.7D_d到1.3D_d变化时,在其设计工况下泵的扬程基本保持不变,其工作范围明显变大;效率随着流量的增大先增大后减小,在截止点附近效率达到最大值;截止点之后的扬程出现急剧下降是由于喉部处的速度大于叶轮外径的圆周速度,并且叶轮外径的圆周速度急剧减小,导致扬程急剧下降;通过对喉部直径为0.85D_d、D_d、1.15D_d的切线泵最优效率点附近的流量系数进行分析,认为切线泵流量系数的取值应在0.75~0.8为宜。     

液体黏度对旋流泵性能和流动的影响

采用计算流体力学方法研究比转速为76的定型产品32WB8-12型电机直联旋流泵输送水和不同黏度黏油时的水力性能和内部流动,分析液体黏度对性能曲线、泵水力损失、泵腔内部液体平均旋转角速度的变化,给出3个工况下流量、扬程、效率和叶轮圆盘摩擦损失修正系数与叶轮雷诺数的定量关系式,并与离心泵输送黏油试验数据和现有修正系数换算方法进行详细对比。结果表明:与离心泵相比,旋流泵的叶轮圆盘摩擦损失占轴功率的百分比最多为5%,属低叶轮圆盘摩擦损失泵;液体黏度对流量和效率修正系数影响较小,对扬程修正修正系数影响较大;当叶轮雷诺数不低于1×104时,旋流泵可维持较佳水力性能,适合输送黏度较高的液体;泵腔内存在环流涡,其位置和大小、液体平均角速度大小同黏度有关。     

中浓纸浆泵湍流发生器的设计与验证

为进一步完善湍流发生器的设计理论,基于湍流发生器剪切作用原理,分析介质物理参数及气泡在湍流发生器中的运动轨迹,提出了中浓纸浆泵湍流发生器轴向长度和叶片直径的计算方法,对一款中浓纸浆泵的湍流发生器进行设计,并搭建一种基于声呐流量测试系统的中浓纸浆泵性能试验台,分析纸浆浓度为7.52%, 9.3%, 12.1%,转速为960、1 140、1 500 r/min时,不同排气抽吸真空度的泵扬程、效率、出口含气率量变化特征。试验研究表明:湍流发生器的外径与纸浆的性质、湍流化点及对应的剪切速率、中浓纸浆泵的转速有直接关系; 中浓纸浆泵的扬程和效率随着纸浆浓度的增加逐渐下降; 随着泵转速的增加,泵扬程升高,泵出口中纸浆的含气率降低,表明提高转速有利于纸浆中气液的分离,可以降低所需的抽吸真空度值。     

旋流泵变转速性能及无叶腔流场实验研究

为研究旋流泵变转速相似定律换算、内部流场变化和外特性与内部流动的关联,研制32WB8 12型旋流泵试验样机.通过型式及变转速外特性试验,得出泵扬程、功率、效率和临界汽蚀余量曲线变化规律;用5孔球形探针对无叶腔流场进行测量,得到变转速流场5个测点静压、绝对速度、圆周速度、径向速度和轴向速度变化规律,证明轴向旋涡运动为主流,存在回流运动;通过对实验数据进行分析,解释了外特性参数与内部流动参数之间的联系和变化规律,阐明旋流泵抽吸及扬程形成原理;验证流量、扬程和轴功率满足相似理论比例定律,汽蚀余量不满足汽蚀相似定律,且其曲线呈与离心泵等相反的趋势.     

泵作透平定常流动数值计算

为了更好地研究离心泵作透平的内流特性,基于标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,应用CFX流场仿真软件对不同工况下的泵及泵作透平进行了数值计算,得到了不同工况下泵和泵作透平的外特性,并分析对比设计工况下泵及泵作透平的内部流动规律。结果表明：泵作透平过程中,其内部流场特征较泵发生了较大的变化。在最优工况下,透平的效率要比泵的效率高,且透平内部流场压力、速度等较泵分布更为均匀,在叶轮流道内能量发生了较大的变化,使用CFD技术可以很好地研究泵作透平的流动特性。     

水泵水轮机泵工况小流量波动特性

为了研究水泵在水轮机泵工况小流量下的流场特性,对某电站水泵水轮机进行建模.采用SIMPLEC算法和剪切压力传输模型（SST k-ω）模拟泵工况的流场特性,分析当泵工况活动导叶处于设计开度时在小流量下转轮、导叶的流场,结合实验对水泵水轮机的性能进行对比计算.结果显示,在导叶设计开度下当体积流量为设计流量的15%～53%时扬程曲线有小幅度波动;流量越小在导叶间的类似射流现象越明显,随着流量降低涡结构逐渐增多并且尺度逐渐变大,以至于充满整个活动导叶与固定导叶之间的流域;导叶的存在是小流量下扬程小幅度波动的主要原因.以上结论均可为水泵水轮机的优化设计提供依据.     

双流道泵输送固液两相混合物的水力试验研究

为了分析固液混合物对高速双流道输送泵性能的影响,在转速为2 900 r/min工况下,开展了输送4种粒径固体物质与不同浓度的固液两相水力性能试验研究,其最大固体颗粒直径达到48 mm,得到了其在不同工况下固液混合输送的性能规律.实验结果表明,输送固液两相介质时泵进出口压力、扬程、效率比清水试验工况下低,更易发生汽蚀;在相同流量和浓度的工况下,随着输送的固体颗粒粒径增大,效率略有升高,扬程受粒径变化影响较小;在相同流量和粒径颗粒的工况下,随着输送混合物中固体颗粒浓度的增加,扬程及效率呈递减趋势.高速双流道泵的结构可以用来输送海底金属矿物质.     

旋喷泵的效率分析及集流管的水力设计

通过分析得出旋喷泵在小流量和高扬程工况下运行时，效率高于多级泵和高速泵，在研究旋喷泵集流管与叶轮匹配及集流管扩散段损失的基础上，给出了设计扩散管水力参数的公式。     

基于自适应遗传算法的机泵群效率优化控制

针对城市局域排水系统机泵扬程多变、常在低效区运行所引起的污水提升高耗能问题作了探讨.依据机泵扬程和效率寻优策略,基于以避免污水外溢等为约束条件的自适应遗传算法,提出了一种综合控制方法.给出了以机泵群中主、次运行机泵效率拟合曲线为适应度的寻优运行关系图,实施扬程、效率综合寻优节能.基于泵站运行数据进行仿真,构建实验系统进行模拟实验,并依据泵站系统运行数据作不同控制方法下的扬程和提升流量跟踪比较.结果表明,在相同工况下,基于自适应遗传算法的污水系统排放流量跟随速度快,排水扬程更加稳定,机泵能够很快进入高效运行状态,综合节电效果好.     

叶片安放角对蜗壳式轴流泵反转作透平的性能影响

为了利用轻化工行业中低压头、大流量的液体余压能,以国内某企业生产的一台比转速为900的PLK XII型蜗壳式轴流泵为研究对象,分别在叶片安放角为12°、14°、16°时,使用ANSYS Fluent进行数值模拟定常计算,以探究不同叶片安放角对蜗壳式轴流泵反转作液力透平性能的影响.基于泵及透平的最优效率点,得到不同叶片安...     

转速对离心泵反转用作透平空化特性的影响

透平运行中产生的空化会影响其能量的转化,因此,使用离心泵反转用作透平,利用数值模拟 的方法,对透平分别在 5 种不同转速下的、不同空化余量的内部流动规律进行了数值模拟,得出了不同转速 下透平空化的特性曲线和内部流场特性。通过分析不同转速下的空化规律,得到了透平能量转化的最佳性能 临界点,并且建立了转速与透平产生空化的临界空化余量关系。研究结果表明,转速与透平临界空化余量呈 正相关;透平工作在临界空化余量之上,透平严重空化时,空泡聚集在尾水管处,不利于流体的流出,减小 了能量的转化。     

模拟直流电磁泵工艺参数的实验研究

目的　研究模拟双联泵与单泵的流量大小 ,为大流量电磁泵的设计提供参考依据 .方法　通过在以水银为传输介质的模拟直流电磁泵上进行实验 ,分别测出在相同静泵高 Δp和相同出液口高度 H 下 ,双泵及单泵的流量大小 .结果　流量 Q随静泵高Δp的增大而增大 ,双泵与单泵的流量之比约为 1 .6.结论　以双联泵的方式来提高直流电磁泵的流量切实可行     

液力透平进口截面对水力损失及速度矩的影响

为减小液力透平各过流部件的水力损失,提高液力透平的效率,在不同蜗壳进口截面下将一单级液力透平蜗壳的基圆作为一环线,计算沿该环线的切向速度值,根据基圆半径计算出相应的速度矩,并在环线上分别设置4个监测点,利用ANSYS软件计算监测点处的速度矩随流量的变化规律,最后研究蜗壳进口截面对各过流部件水力损失的影响。结果表明:所选液力透平的蜗壳最佳进口直径为65mm,改进后液力透平的效率比原设计下的效率提高了1.83%,且在该蜗壳进口下叶轮进口的速度矩波动幅值最小;随着蜗壳进口直径的增加叶轮进口的速度矩逐渐减小,蜗壳收缩管的收缩率逐渐增加,收缩管中的水力损失逐渐减小。       

可逆水泵水轮机内部流场计算与稳定性分析

要优化水泵水轮机转轮设计,应了解包括转轮在内的水泵水轮机全流道的流动特性。提出了按水泵给定流道参数和转数,从水轮机方向计算叶型的全三维逆向设计方法。采用三维不可压紊流的连续方程与动量方程和紊动能与耗散率方程对内部流场进行研究计算。选用高水头可逆式水泵水轮机进行了全流道双向三维湍流数值模拟与稳定性分析。由于在设计中综合考虑了水泵和水轮机的双向流动特性,设计转轮有较好的效率。     

小微型轴流式水轮机改进设计

基于提高水能转化效率、降低水电站维护成本,改进设计了转轮标称Ф100cm的轴流式水轮机。主要包括核心部件转轮调桨装置和导水叶传动机构的改进设计以及采用反求技术和快速成型技术取得桨叶的三维实体造型和实物模型。小微型轴流调桨式水轮机经改进已定型生产,主要用于较低水头、较大流量的农村小微型电站。     

Pressure fluctuation propagation of a pump turbine at pump mode under low head condition

Pressure fluctuation at the vaneless space and vanes passages is one of the most important problems for the stable operation of a pump turbine.The fluctuation appears in any operating condition.Much research has been done on the pressure fluctuation of hydraulic machinery.However,the details of pressure fluctuation propagation of the pump turbine at the pump mode have not been revealed.The modern pump turbine with high water head requires the runner to be"flat",which would induce pressure fluctuation more easily than the low head pump turbine.In this article,a high head pump turbine model is used as the research object.As the pressure fluctuation at off-design point is more serious than at the design point,the low head condition is chosen as the research condition.Pressure fluctuation at the vaneless space and vanes passages is predicted by the computational fluid dynamics method based on k-?shear stress transport model.The experiment conducted on the test rig of the Harbin Institute of Large Electrical Machinery is used to verify the simulation method.It proves that the numerical method is a feasible way to research the fluctuation under this operating condition.The pressure fluctuation along the passage direction is analyzed at time and frequency domains.It is affected mainly by the interaction between the runner and vanes.In the circumferential direction,the influence of the special stay vane on the pressure fluctuation is got.The amplitude in the high-pressure side passage of that vane is lower than that in the other side.The study provides a basic understanding of the pressure fluctuation of a pump turbine and could be used as a reference to improve the operation stability of it.     

Experimental investigations of a prototype reversible pump turbine in generating mode with water head variations

Influences of water head variations on the performances of a prototype reversible pump turbine are experimentally studied in generating mode within a wide range of load conditions(from 25% to 96% of the rated power). The pressure fluctuations of the reversible pump turbine at three different water heads(with non-dimensional values being 0.48, 0.71 and 0.90) are measured and compared based on the pressure data recorded in the whole flow passage of the turbine. Furthermore, effects of monitoring points and load variations on the impeller-induced unstable behavior(e.g. blade passing frequency and its harmonics) are quantitatively discussed. Our findings reveal that water head variations play a significant role on the pressure fluctuations and their propagation mechanisms inside the reversible pump turbine.