旋转喷射泵叶轮的设计方法探讨

通过实际设计和样机试验,对旋转喷射泵（以下简称旋喷泵）设计方法和参数的选择进行分析,探讨,总结。给出了旋喷泵复合叶轮的叶片数,进、出口安放角,叶轮出口宽度,叶轮外径,短叶片起始直径,短叶片在流道中的位置,叶轮流道出、入口面积比等的计算方法和取值范围。经试验验证,按文中方法设计的旋喷泵性能达到了设计指标和要求,表明文中所述的设计方法及相应参数的选择具有实用价值。     

叶轮流道入口喉部面积对离心泵空化性能的影响

为了探究叶轮流道入口喉部面积对离心泵空化性能的影响,以某型号离心泵为研究模型,通过修改叶片包角和方格网流线构建了4组具有不同叶轮流道入口喉部面积的叶轮,基于RNG k-ε湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型,对4组模型泵方案的空化性能进行数值模拟。研究结果表明：在保持叶轮流道出口面积不变的前提下,叶轮流道入口喉部面积增大,初生空化余量NPSH_i与临界空化余量NPSH_r的变化存在相反的趋势,两者之间没有倍数关系;临界空化余量NPSH_r主要与叶轮流道面积的变化趋势有关,宽敞流道有利于降低离心泵的临界空化余量,提高空化严重时的断裂扬程;初生空化余量NPSH_i与叶轮进口几何形状有关,为获得较小的初生空化余量,在水力设计过程中,须采用使入口喉部面积减小的措施。     

影响离心泵空化性能的因素分析

从实践的角度进行分析可知,叶轮叶片进口厚度、吸入室及叶轮进口流道表面粗糙度、叶片进口喉部面积、叶轮的材料的合理选择是改善离心泵空化性能的重要因素;叶轮入口参数的叶片进口面积比是影响离心泵空化性能的一个非常重要的因素。     

可调叶片导叶式斜流泵模型的试验研究

本文介绍比转数n_s=400斜流泵模型的研究结果。分析某些几何参数,如叶片进口冲角、叶轮叶片数、叶片间有效进出口面积比、导叶叶片数、导叶进口喉部面积等的选择、计算和对性能的影响。     

高低叶片对旋流泵性能影响的试验研究

本文对现有的旋流泵叶轮进行研究分析后,对3种不同比转速的叶轮进行重新设计,通过改变成不同高度的叶片数,对旋流泵的性能进行试验研究,获得了旋流泵的高叶片数不同时对其性能影响的变化规律,并对变化原因进行了分析。结果证明,高低叶片能够减小水力损失,提高旋流泵的扬程和效率,特别是当旋流泵叶轮的叶片数为6片时,2个对称分布的叶片比其余4个叶片高的叶轮的水力性能要好;当叶轮的叶片数为8片或10片时,3个均匀分布的叶片比其余叶片高的叶轮的水力性能要好,效率提高约3%。     

核主泵轴承滑油唧油叶轮导叶性能优化

以某核主泵轴承为研究对象,针对华龙一号对其超设计基准工况运行要求,采用CFD和Stage(Mixing Plane)单叶片通道技术对叶轮导叶进行了仿真。通过对叶轮导叶流道进出口面积的设计及叶轮导叶面积比匹配优化,提高了叶轮导叶的水力效率,对核主泵轴承在超设计基准工况中的SBO和丧失冷却水运行的安全性予以提升,结果表明:优化后叶轮导叶性能较之前有明显提高;对于该类叶轮导叶的优化,需要同时对叶轮导叶进出口流道面积进行调整。研究成果可为相关核主泵轴承用叶轮导叶优化设计提供一定的技术参考。     

矿用液力偶合器流场特性数值模拟及叶片数目优化

依靠传统一维束流理论难以有效对大功率矿用液力偶合器叶片数进行优化设计,针对这一问题,提出了一种基于计算流体动力学（CFD）的响应面模型叶片数优化设计方法。首先,对偶合器进行了三维数值模拟研究,并运用最优拉丁超立方方法设计了叶轮的叶片数;然后,完成了不同叶轮叶片数下单流道流场计算模型的数值模拟计算,进行了涡轮和泵轮叶片数的敏感性分析,建立了其响应面近似模型,确定了叶轮叶片数与额定转矩之间的关系,完成了其叶片数的优化设计;最后,探究了不同叶轮叶片数下的偶合器叶轮流场及转矩特性分布规律。研究结果表明：涡轮叶片数z_T=37、泵轮叶片数z_P=34时,额定转矩值最大,响应面模型误差仅为0.93%,偶合器内流场分布特性合理地解释了叶轮叶片数对转矩特性的影响规律;优化后的叶轮叶片数有效地提高了偶合器额定工况时的工作性能,为偶合器优化设计与改进提供了可靠的方法。     

核主泵叶轮与导叶叶片数匹配规律的数值优化

为了阐明核主泵叶轮和导叶叶片数匹配特性对水力性能的影响。以缩比系数为0.5的模型泵为研究对象,基于核主泵几何参数,建立叶轮叶片数Z1和导叶叶片数Z2的多种匹配方案,通过数值方法预测多种匹配方案下核主泵设计工况下的水力性能。结果分析表明:只改变叶轮叶片数时,随着叶轮叶片数的增加,叶轮与泵扬程的增加趋势逐渐变缓;只改变导叶叶片数时,导叶叶片数的选取对核主泵效率影响的最大差值为8.48%。导叶和压水室内漩涡区和水力损失主要集中在以泵出口为起点沿叶轮旋转方向的半球形区域,且环形压水室的水力损失在总损失中所占比重最小为36.4%,表明环形压水室是核主泵水力损失最大的过流部件。根据多种叶片数匹配方案的结果分析,表明设计工况下核主泵叶轮与导叶叶片数的最佳匹配值为(Z_1=4,Z_2=9)、(Z_1=5,Z_2=12)、(Z_1=6,Z_2=11)和(Z_1=3,Z_2=7),即导叶叶片数在叶轮叶片数的2倍附近且两者互质时,泵的水力性能达到最佳值。研究结果为核主泵叶轮和导叶叶片数的选取提供了理论依据。     

基于CFD对旋喷泵两种叶片结构的数值模拟及性能比较

采用封闭式叶轮结构,设计了长短复合式S型叶片和矩形流道断面叶片两种不同叶片结构的旋喷泵水力模型;利用ANSYS-CFX软件对两种水力模型的流场进行三维数值模拟,分别得到两种模型的压力场、速度场。通过对设计方案扬程、效率、轴功率的计算,分析了两种旋喷泵水力模型的性能特征。模拟计算结果表明:对于小流量旋喷泵的叶轮结构,矩形流道断面叶片的性能优于长短复合式S型叶片。     

不同设计参数对离心泵内部不对称空化的影响

为研究不同设计参数对离心泵内部不对称空化现象的影响,以一台单级单吸离心泵为研究对象,保持泵体和叶轮其他参数不变,分别改变叶轮的叶片数、包角和冲角并建立相应模型,采用ANSYS-CFX软件对各模型进行计算并对结果进行分析。研究结果表明:在一定范围内,叶片数越多,越不利于各流道内的对称性流动,会造成不对称空化现象越来越严重;加大叶片包角可以使叶轮各流道内流动更均匀,缓解离心泵内的不对称空化现象;选择合理的冲角不仅可以提高泵的抗空化性能,同时也可以减轻离心泵内的不对称空化现象。     

长短叶片设计对改善离心泵汽蚀性能的作用

通过将含有偶数叶片数的离心泵叶轮设计为长短叶片间隔的方式，可以增大叶轮喉部的过流面积，降低叶轮喉部的液流速度，改善泵的吸人性能，很好地避免了泵在大流量点运行时发生严重的汽蚀现象。     

冲压泵水力参数对性能的影响

在其他参数和测试条件相同的情况下,通过调整冲压泵叶轮和导叶的单个水力参数,验证其对泵性能的影响。测试分析让我们掌握了泵扬程和效率会随着叶轮叶片出口角β2、叶轮出口宽度b2、叶轮叶片数Z、叶轮叶片进口角β1以及导叶出口角的不同而产生变化的规律。在设计时合理的设计参数有益于泵扬程、效率的提高,可优化泵的整体性能,降低对电动机功率的要求。选用冲压泵产品来验证各项参数对泵性能的影响,主要是基于冲压焊接制作工艺快捷方便,试样模具费用低,有利于样机的快速成形。     

离心泵快速开阀过程瞬态特性分析

为探究离心泵快速开阀过程瞬态流动特性,进行了非定常流场仿真.分析了瞬态压力、叶轮内涡流以及叶片表面压力脉动等变化规律,对优化离心泵性能及进一步研究泵阀启动流动分析提供参考.结果表明开阀过程泵出口压力先下降后上升;相同流量下,瞬态过程叶轮内部静压值低于稳态值,叶轮流道内漩涡数量和面积大于稳态值;叶片表面各监测点压力脉动表...     

二回路主循环钠泵叶轮与导叶叶片数匹配规律对水力性能影响的数值研究

本文利用CFD软件针对二回路主循环钠泵叶轮与导叶叶片数匹配关系对水力性能的影响进行数值模拟的理论研究。以本公司水力库中水力模型的模型泵为研究对象,基于此泵的要求及几何参数,拟定了叶轮叶片数和导叶叶片数的多种匹配方案,选出了三种较好的匹配方案,通过数值方法计算出三种方案的水力性能,结果表明叶轮叶片与导叶叶片数以6比10匹配的水力性能最好,并用水力模型对此进行了试验验证。     

基于正交设计法的中比转速泵无过载优化设计

以D82-19-2型中比转速离心泵为研究对象,选取导叶喉部面积、叶片数、叶片包角、叶轮出口直径、叶轮出口宽度、叶片出口角、叶轮进口直径7个参数为变量,运用正交设计法制定七因素三水平正交方案L18(37),借助数值模拟方法对泵的性能进行预测,通过分析得到了几何参数对中比转速离心泵性能影响的主次顺序:叶片数对扬程和效率的影响起主要作用,叶片包角对轴功率的影响起主要作用;正交优化方案的数值模拟结果表明,该方案既满足无过载性能的要求,又保持了较高的效率,可为中比转速离心泵无过载设计提供参考。     

高效率多级部分流泵水力模型的研制

本文介绍在泵的轴向尺寸和径向尺寸不变的情况下,通过改变导叶叶片数、导叶喉部面积、叶轮和泵体前后端面间隙和叶轮的叶片数来提高多级部分流泵的效率。     

潜水切割泵水力设计与试验

结合潜水切割泵的特点,介绍了新一代切割泵基本结构和工作原理,阐述了潜水切割泵水力部件设计过程要素。并对潜水切割泵进行性能试验,通过实际案例对设计开发的切割进行了优化改进。试验结果表明,蜗壳流道表面粗糙度及叶轮出口面积对泵性能有较大影响。     

磁悬浮血泵流场分析与结构优化

在满足血泵出口压力的前提下,磁悬浮人工心脏血泵装置的发展主要趋向于小型化和轻型化,并具有良好的血液兼容性和流动性。基于流体动力学分析软件,通过设置血液流场边界条件,采用k-ε湍流模型,对血液流道进行三维建模,同时开展磁悬浮血泵内部流场的数值模拟仿真,分析血泵的速度场和压力场,探索叶轮参数对血泵扬程的影响。结果表明,5片叶片的叶轮压差较低,在相同叶片数下流道扩散角为58°时血泵的压差最高。     

冲压泵叶轮叶片与盖板间间隙对泵性能的影响

采用CFD数值模拟和试验研究相结合的方法,对冲压泵叶轮叶片与盖板间焊接间隙与泵水力性能的关系进行了研究,针对五种不同焊接间隙值对叶轮内部流动特性及水力性能的影响开展了深入研究.研究结果表明:随着叶片与盖板间间隙值的增大,叶轮出口到导叶出口的整体静压值不断降低,叶轮增压作用下降,叶轮各流道间出现窜流和二次回流,泵的水力性能也不断下降.当间隙值δ=1mm时,扬程和效率下降最大,分别为2.13m和13.7％.研究结果对产品的设计与制造具有一定的指导意义.     

切割型双叶片潜污泵设计和数值模拟

为解决污水处理用排污泵叶轮易堵塞、效率低等问题,设计了一种新型切割型双叶片潜污泵。分析叶轮特点,提出叶轮水力设计方法,并对泵进行了全流道数值模拟,得出了叶轮内压力、湍动能、流线分布等情况,从而分析出该泵内部流动的特点和通过能力提高的原因。基于性能预测方法对规定工况点的性能进行预测,验证设计方法的可行性。