立式轴流泵装置压力脉动特性的试验

为了分析不同流量时立式轴流泵装置进出水过流部件压力脉动特性,在进水流道出口段、出水流道渐扩段的壁面共设置7个压力脉动监测点进行实时测量,并采用快速傅里叶变换对时域数据进行处理。结果表明:进水流道出口段监测点P1,P2时域图为正弦波形,一个周期内波峰波谷数与叶片数相同,此时的脉动峰峰值远大于监测点P4,P6;出水流道渐扩段监测点P4,P6峰峰值从1.2Qbep到0.3Qbep先减小后增大,最优流量时脉动峰峰值最小。基于频谱分析,在不同流量时进水流道出口段各测点压力脉动的主频均为转频及其谐频,出水流道渐扩段监测点脉动幅值随流量的增大先减小后增大,且在最优工况时脉动幅值为最小值。转频对出水流道渐扩段处各监测点脉动频率的影响未呈现规律性。     

影响大型立式轴流泵叶片间隙的因素分析

大型立式轴流泵运行要求叶片四周,上下间隙均匀,分析了影响叶片间隙的因素,给出了叶片间隙全面系统的控制,测量及调整方法。     

S形下卧式轴伸贯流泵装置叶片区压力脉动特性研究

为研究S形下卧式轴伸贯流泵装置叶片区压力脉动特性,采用非定常CFD方法对不同工况时泵装置进行了全流道三维非定常流场数值计算,通过在叶片区设置监测点以获得叶片区关键位置的压力脉动数据,并进行频谱分析。通过与实测泵装置扬程和效率对比,证明该方法能较准确地反映泵装置内部非定常流动特征。研究表明:高效工况和大流量工况时,转轮进口和出口的脉动幅值从轮缘向轮毂侧逐渐减小,小流量工况时未呈现该规律,各工况时转轮进口和出口脉动主频受叶频控制。流量系数KQ在(0.368~0.552)范围内转轮进口处同一监测点的压力脉动幅值随流量增大而降低,转轮与导叶体间的脉动幅值随流量的增加先减小后增大,在高效工况附近脉动相对最小。导叶体出口的压力脉动主频受叶频的影响较小,未与导叶体叶片数成规律。     

轴流泵新型叶片调角装置

本文概要叙述一种新型的轴流泵叶片安装角调节装置，该装置经实际运转证明，使用性能良好，调节可靠，已获得国家专利。     

离心泵叶轮区瞬态流动及压力脉动特性

目前离心泵过流部件的瞬态流动分析主要集中在蜗壳内,对旋转叶轮区内的流动特性研究较少。基于RNG k-ε湍流模型和滑移网格,对不同工况下离心泵内部瞬态流场进行数值模拟,计算得到的离心泵扬程和效率曲线与试验结果吻合较好。在离心泵叶片正背面分别设置3个监测点,分析叶轮区压力脉动特性。结果表明,设计工况下叶片正背面压力脉动的主频为叶轮转频或2倍叶轮转频,非设计工况下其主频均为叶轮转频。从叶轮进口到出口,叶片正背面的压力脉动最大幅值都逐渐增大。同一监测点上压力脉动最大幅值在小流量时最大,约为设计工况下5倍。分析小流量工况下叶轮内部相对速度分布,叶轮出口处附近随时间变化的旋涡是内部流动不均匀的主要原因,使得离心泵在该工况下运行效率低、压力脉动强度大。     

高速轿车车身脉动压力的数值分析

分析了高速轿车气流噪声的产生原理,通过求解Lighthill方程得出车辆外部气流噪声只与车身表面的脉动压力有关。采用RNG k-ε和LES相结合的方法求解车外流场,对三个速度下车辆外部流场和表面脉动压力进行仿真模拟,并分析了车辆外流场的特性,得到了车身关键点处的脉动压力级,并将左侧窗中部分监测点的脉动压力级的计算值和实验值进行了对比,得出两者变化趋势基本一致,误差低于5%。经计算分析表明,用大涡模拟方法来计算汽车脉动压力是可行的。     

低扬程立式轴流泵装置模型试验研究

本文结合南水北调东线工程某大型泵站,对低扬程立式轴流泵装置进行一项模型试验研究。试验结果表明,该模型轴流泵装置在部分流量区域出现不稳定的马鞍形区,马鞍形区扬程范围大约在1.3Hd～1.6Hd,在各个叶片安放角度下的马鞍形区流量范围各不相同。该模型轴流泵装置的扬程有效稳定运行范围大约在0.69Hd～1.27Hd,流量有效...     

水泵叶频压力脉动形成的机理探讨

本文从理论上讨论了水泵叶频压力脉动的产生机理，为数值计算和深入研究叶频压力脉动提供了数学模型。     

大型立式轴流泵轴承密封装置的改进

对江都泵站的大型立式轴流泵轴承密封装置的运行概况、改造过程、改后情况作了简要介绍。经过运行考验,证明改造是成功的。     

基于EEMD和HT的轴流泵压力脉动特征信息提取

压力脉动是影响轴流泵运行稳定性的重要因素,为提取其压力脉动信号中的特征信息,提出了采用基于聚合经验模式分解(EEMD)和Hilbert变换(HT)的时频分析方法对轴流泵压力脉动信号进行分析。首先分别应用EEMD和传统经验模式分解(EMD)对含噪声信号进行了分析,证明了EEMD分解能抑制传统EMD中出现的模式混叠现象,从而有效提取了信号中的各频率分量;然后采用基于EEMD和Hilbert变换的时频分析方法,对某轴流泵的压力脉动信号进行了分析。研究结果表明,该方法能够准确地提取轴流泵压力脉动信号中的频率成分及其时变情况。     

轴流泵导叶体、橡胶轴承的改进及应用

分析了轴流泵导叶体、橡胶轴承损坏的原因,开发出一种防止导叶体、橡胶轴承损坏的锥形导叶体、橡胶轴承组合的新结构,介绍了研制的过程及应用情况。     

轴流泵可调叶片的水动力矩计算

用保角变换和级数展开的方法推导出由变换系数表示的叶片表面的速度分布，给出了轴流泵任意翼型可调叶片的水动力矩计算模型与计算例，并进行了可靠性分析。     

叶片角度对采用肘形流道的轴流泵装置特性的影响

基于RNG k-ε湍流模型和雷诺时均N-S方程,运用CFD技术对采用肘形流道的某泵站轴流泵装置分别在叶片角度为-2°,0°和+2°时进行三维流动数值模拟,以探究不同叶片角度下肘形流道的流动特性,以及肘形流道与叶片角度对轴流泵装置性能的影响,并对肘形流道内进行了非定常计算。通过计算得到叶片角度对肘形流道内水流流动状态会产生影响,叶片角度的不同导致肘形流道内的流态也会不同,不同叶片角度下叶轮进口的流速均匀度也会产生差异。在不同叶片角度下,轴流泵装置的肘形进水流道内压力脉动同样会产生很大的差异,压力脉动的差异会对机组的振动产生影响,通过对比叶片角度对采用肘形流道的轴流泵装置特性的影响,可以为工程中轴流泵装置叶片角度的调节提供一定的参考。     

轴流泵叶轮圆周速度系数的回归分析

对现有轴流泵水力模型性能参数进行大量计算和回归分析，提出了叶轮圆周速度系数Ku2的计算公式，并通过实例与现有其它公式计算相对误差进行比较，本文公式计算精度远远高于其它公式，推荐在轴流泵设计和研究中应用。     

轴流泵叶轮数字化建模与仿真

轴流泵叶轮形状复杂,难以进行三维精确造型。本文采用了NURBS曲线,分析了建模方法,利用建模平台的二次开发接口。实现了叶轮的自动化、参数化建模。该方法可以快速生成高精度的数字化模型,结合数值计算,进行可视化工程分析。有助于改进叶轮的传统研制方法,以缩短研制周期,降低开发成本。     

不同叶片出口角下离心泵压力脉动及径向力分析

在试验结果和数值模拟吻合良好的基础上,开展叶片出口角对离心泵压力脉动以及径向力影响的研究。本文以两级矿用潜水离心泵为研究对象,建立4组不同叶片出口角叶轮模型,通过数值模拟获得离心泵外特性,叶轮、导叶、蜗壳的压力脉动分布及叶轮径向力特性,并进行对比分析。结果表明:离心泵内压力脉动呈周期性,当β2=16°和20°时叶轮出口压力脉动强度较大。随着叶片出口角增大,导叶和蜗壳内压力脉动均逐渐增强,且导叶内压力脉动强度大于蜗壳,不同叶片出口角下,导叶及蜗壳内脉动主频均为叶频。叶片出口角的改变也会对叶轮径向力矢量分布产生一定影响,随着β2增大,叶轮径向力逐渐增大,且首级叶轮轴向力大于次级叶轮,蜗壳比导叶有更好地改善叶轮轴向力的作用。     

无导叶离心泵蜗壳内低频压力脉动分析

为探究无导叶离心泵蜗壳内低频脉动的产生机理及该低频脉动对蜗壳内各监测点压力脉动的影响,采用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术,在与试验结果对比分析验证模型计算精度的基础上,进行3个不同工况下的非定常压力脉动计算,其中湍流模型选用剪切应力输运(Shear stress transport,SST)模型,分析结果表明,蜗壳出口段因流线扭曲会产生一个低频脉动,出口段测点的主频等于该脉动的频率,且该低频脉动会对蜗壳内其余测点产生近乎一致的影响,使各点在该频率下具有相近的压力系数,其值与出口段的流动分离直接相关;各点脉动存在两个明显频率:低频与叶频;蜗壳隔舌附近的横截面上存在因流线扭曲产生的漩涡,其频率即为蜗壳出口段低频脉动的主频,从而证明因流线扭曲产生的漩涡为低频脉动产生的根本原因。     

贯流混流式水轮机尾水管压力脉动分析

利用Fluent软件的大涡模拟(LES)模型对贯流混流式水轮机尾水管的压力脉动进行了数值模拟，并结合数值模拟中的涡带情况，对贯流混流式水轮机以及轴伸贯流式水轮机的振动问题提出对策与方案。     

高比转速双向泵马鞍区流动特性分析

为研究双向泵在正、反向运行时非稳定区的内流特性,以名以比转速为1600的双向轴流泵为研究对象,采用标准k-ε湍流模型对双向泵进行了正反向、多工况下的非定常数值模拟,比较了正、反向马鞍区内泵的内流特征及压力脉动变化情况,结果表明:反向时鞍型曲线出现的流量减小,马鞍区范围变窄;在所研究工况,正、反向运行时在叶片进口前靠近壁面处、出口后靠近轮毂处以及导叶内均出现了较大尺度漩涡,反向时,叶轮前的大尺度漩涡向上游移动,在轮毂后也形成了较大的回流区,同时,由于流场的非稳定特性,正向在1²、42、4⁵倍转频,反向在05倍转频,反向在0²倍转频出现了明显的压力脉动。     

时序效应对导叶式离心泵内部压力脉动影响的数值分析

为了研究时序效应对导叶式离心泵内部非定常压力脉动的影响,基于雷诺时均(Reynolds averaged Navier-Stokes,RANS)方程,在0.6Qd、1.62Qd两个非设计工况下,应用SST k-ω湍流模型对导叶在一个栅距内的5个不同时序位置下泵内部流动进行三维非定常数值计算,得到导叶和蜗壳流道内压力脉度强度分布随不同导叶时序位置的变化规律,结果表明,导叶时序效应对叶轮与导叶的动静干涉引起的压力脉动强度影响较明显;在导叶靠近进口的吸力面区域和导叶喉部区域存在着较大的压力脉动强度;压力脉动强度沿着导叶流道向下游传播并逐渐减弱;导叶时序效应对蜗壳平面的压力脉动强度影响非常明显,压力脉动强度呈现不规律分布;当在小流量0.6Qd工况时,当导叶时序位置为C3时,导叶内压力脉动强度最大值为0.44,而当导叶时序位置为C2和C4时,压力脉动强度最大值分别为0.24和0.22;当在大流量1.62Qd工况时,当时序位置为C2时,压力脉动强度最大值为0.87,而当时序位置为C1和C4时,压力脉动强度最大值为分别为0.72和0.77;在非设计工况下,蜗壳内的压力脉动强度相对导叶的压力脉强度较弱。C4时序位置能减小余热排出泵运行中的压力脉动强度,从而提高泵的稳定性,为导叶的安装位置提供参考。