水泵叶轮流道宽度对离心泵性能的影响分析

为研究不同的出口宽度对离心泵非稳态特性的影响,该文以66比速的离心泵为主要试验目标,在不改变设计项目的其他几何参数的情况下,对离心泵的出口宽度11mm、12mm、13mm、14mm和15mm进行了计算,并对其外特征、内流场以及压力涟波等外特征进行了解析。研究发现,离心泵的外形特征与叶轮的出口宽度有关,其输出频率越大,扬程也就越大。在工程设计条件下,只有得到最优的叶轮出口宽度,才能达到最大的效率,即b=14mm。当增加出口高度后,齿轮、蜗壳的压强会相应增加,流动通道中的低速区域会随之增大,湍动能也会随之降低。蜗壳流道上的监测点压力脉动值随叶轮出口宽度的增大而增大。而在出口宽度增大的情况下,输出压力波动的幅度也增大。压力脉动的幅度随出口宽度的增加而降低,当b=14mm时,其振幅最小。该文对试验数据的综合分析,得到了最佳的叶轮出口宽度,可为66比转速离心泵的水力设计提供参考。     

轴流泵叶轮内空化流动的计算研究

首先通过轴流式模型泵外特性试验,确定了汽蚀性能曲线。基于完整空化模型和混合流体两相流模型,对轴流式模型泵设计工况下叶轮内空化流动进行全流道数值计算。选择空化开始发生、临界汽蚀点以及空化严重时3个工况比较分析叶轮内空化流动的发展情况。计算获得了不同汽蚀余量时叶片背面静压、空泡体积组分分布和不同轴截面上的空泡体积组分分布。当叶轮流道内发生局部空化时,不会影响到泵的能量性能;空化严重时,翼形叶栅的过流面积受到严重堵塞,泵的能量性能严重下降。计算结果与外特性试验相吻合,较好地揭示了轴流泵叶轮内的空化流动的静态特征。对比计算扬程和效率确定了空化的发展阶段,对于保障轴流泵稳定运行有一定指导意义。     

蜗舌间隙对空调用贯流风机性能及噪声的影响

利用CFD软件FLUENT6．2和自行研发的“空调用贯流风机参数化建模软件”,分别对蜗舌间隙为3mm、4mm、5mm、6mm、7mm五种情况下的贯流风机进行实体建模和网格划分,并对内流场和气动噪声进行数值模拟,研究蜗舌间隙变化对贯流风机流量和噪声的影响,以优化设计参数,提高风机性能。     

离心泵隔舌对流体激振力的影响研究

为了研究隔舌厚度对离心泵压力脉动的影响规律,本文采用基于RNG k-ε模型封闭的Reynold平均方程和滑移网格技术对三维非定常流进行了数值模拟,得到了内部流场特性及泵的压力脉动情况,并对其进行了频域分析。计算结果表明：在设计工况下,叶轮受到的激振力与叶轮和隔舌的压力脉动有关；激振力的频率主要成分是叶片通过隔舌的频率；流体激振力的幅值随着隔舌厚度的增加而增加。     

影响自吸离心泵虹吸性能因素的试验研究

论述了影响自吸离心泵虹吸性能的因素，并进行了试验验证，提出了自吸离心泵虹吸性能的改进方法，为自吸泵的设计提供了参考。     

叶轮时序对多级泵振动特性影响的试验测试

叶轮时序效应对于旋转机械的振动性能有着重要的影响。以实验测试研究了叶轮时序效应对一台五级离心泵振动特性的影响。采用正交设计方法设计了8个实验方案,在多级泵5个不同位置进行振动特性的测量,包括进口轴向、进口出口的水平和垂直方向。结果表明,时序效应对多级泵水平方向上振动的影响大于垂直方向上振动的影响,所有测点的振动谐频都位于1×fn、2×fn、3×fn和4×fn。叶轮时序效应对每个谐频幅值都存在重要的影响,在不同的方案下,1×fn、2×fn、3×fn和4×fn上幅值的最大变化可达17.7%、10.0%、33.2%和47.4%。对比各方案,发现调整第二和第三泵级叶轮的时序位置,可以获得较好的整泵振动特性。     

离心泵作透平流体诱发外场噪声特性及贡献分析

以某离心泵作透平为研究对象,对流体诱发的外场噪声特性进行了数值计算和试验研究。在典型流量下,采用雷诺时均方法获取壁面偶极子声源,并利用FEM/AML方法求解出叶轮和壳体偶极子源作用的流动噪声,基于声振耦合法计算出流体激励结构振动产生的外场流激噪声,分析不同性质噪声源的频谱特性,同时评估外场声源在各个频段下的贡献量。借助模态试验对透平壳体结构的模态参数进行了识别。结果表明,计算与试验振型近似,固有频率平均相对误差小于4.60%。结构的影响使得外场五阶叶频处声压最高,二阶叶频处次之。壳体偶极子作用的流激噪声对外场噪声的贡献最大,其次是壳体偶极子作用的流动噪声,叶轮偶极子作用的流激噪声对外场噪声贡献最小。研究结果为低噪声叶轮机械设计提供了一定的参考。     

桥梁风障挡风性能的试验研究

本文通过测速风洞试验,得到了孔隙率、障条宽度对桥梁风障挡风性能的影响规律,并对桥梁风障的模拟方法及其挡风性能评价参数进行了研究。试验结果表明,风障有效挡风高度约为2.0H（H为风障高度）,在1.0H范围内,风速降低较多,在1.0H高度处,流场湍流度达到最大。孔隙率对风障挡风性能影响较大,随着孔隙率的增大,风障下游风速增大,湍流度减小。障条宽度对风障挡风性能影响较小,相同孔隙率时,障条宽度对风障下游湍流度的影响可以忽略。按压力等效定义的风速折减系数较好反映了风速的变化规律,能够来用定量评价风障的挡风效果。     

隔震结构损伤性能与可靠度研究

提出隔震结构的地震损伤模型,并采用概率密度演化理论分析隔震结构地震损伤指数的概率统计特征,为隔震结构性态目标的量化提供依据。考虑隔震支座的压剪相关性和拉压性能的差异,给出隔震层的损伤指数模型,再利用Park-Ang损伤指数描述上部结构的损伤状况,建立隔震体系的损伤指数模型;将隔震结构简化为双质点模型,采用Bouc-Wen模型和刚度退化的Bouc-Wen模型分别描述隔震层与上部楼层的滞变特性,建立隔震结构的状态方程,应用四阶龙格-库塔方法迭代求解求解出隔震结构的位移反应和滞变耗能,进而求解隔震结构的损伤指数;建立隔震结构损伤指数的概率密度演化方程,求解损伤指数的统计特征和概率密度函数,然后根据极值分布理论计算损伤指数超过不同性能水准的可靠度。本研究为以可靠度为理论基础的隔震结构损伤分析提供了可借鉴的方法。     

成灌快铁线下桥式车站振动噪声实测与分析

以成灌快铁安德站为工程背景开展现场试验,实测了轨道梁、站台、候车大厅和办公室区域的振动加速度和声压,并对实测信号进行时域和频域分析。采用数值方法在频域内分析了轨道梁振动、桥墩动反力、站房振动和室内二次辐射噪声,并将计算结果与实测值进行对比。结果表明：当列车以速度190 km/h通过车站时,轨道梁振动的优势频段为40～80 Hz,竖向振动加速度峰值小于规范限值;办公室和候车大厅地面振动的优势频段为20～100 Hz,振级接近80 dB;站台处、办公室内和候车大厅内噪声的优势频段分别为300～2500 Hz、40～63 Hz和20～100 Hz,办公室内和候车大厅内的低频噪声远远超出身心舒适度限值;桥墩竖向动反力的优势频段为25～63 Hz,是引起办公室和候车大厅地面振动的主要原因;站房–土体耦合有限元模型和内部声辐射边界元模型可以较好地模拟站房振动及二次辐射噪声。     

高速列车车厢连接处气动噪声特性初探

建立高速列车车厢连接处简化的气动噪声分析模型,基于声类比理论、FLUENT软件分析车厢连接处形状及风挡对气动噪声影响,给出车外气动噪声分布规律。数值结果表明,对近车厢连接处端部进行圆角光顺能减小气动噪声值。圆角半径越大减噪效果越明显;在车厢连接部位安装风挡能减小车外及车厢连接内部空腔的气动噪声,风挡开口处的气动噪声值有所增加。对风挡板进行圆角光顺可进一步减弱气动噪声。     

离心泵噪声研究的综述和展望

回顾了离心泵噪声研究的国内外现状。首先总结了离心泵噪声的来源,并对离心泵噪声来源的研究进行分类评述：机械结构影响离心泵噪声的研究,包括蜗壳几何形状与叶轮影响离心泵噪声的研究;流体动力影响离心泵噪声的研究,包括对汽蚀、流固耦合与湍流诱发噪声的研究。而后从离心泵诱发噪声的数学模型推导、数值计算与试验研究三个方面对研究离心泵噪声所使用的方法进行了总结;最后讨论了目前研究存在的一些问题和今后的研究方向。     

钛合金超声椭圆振动辅助车削实验研究

设计钛合金超声椭圆振动辅助车削实验,获得不同超声波电源电压下刀具近似椭圆运动轨迹。分析超声椭圆振动辅助车削切削力变化规律,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削能在较大程度上降低切削力。研究超声椭圆振动辅助车削工件表面粗糙度变化规律,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削工件表面粗度Ra值略增大,Rz值明显降低。分析进给速度对切削力的影响规律,随进给速度增大,普通车削及超声椭圆振动辅助车削切削力均升高。对同一进给速度,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削切削力均降低,且随进给速度增加其降低幅度减小。对比超声椭圆振动辅助车削与普通车削工件表面形貌发现,施加超声椭圆振动后工件表面沿切削速度方向形成有规律振纹。     

质量比对圆柱涡激特性的影响研究

采用有限体积法对不同质量比圆柱在限制流向及不限制流向下的涡激振动进行了研究。圆柱涡激振动系统简化为质量-弹簧-阻尼模型,引入雷诺平均应力模型求解不可压缩粘性Navier-Stokes方程,结合SST  湍流模型对限制流向和不限制流向下圆柱涡激振动进行了数值模拟。研究发现：限制流向和不限制流向时圆柱涡激振动横向振幅均出现了初始激励分支和下端分支, 不限制流向质量比2.0时还出现了超上端分支,其横向振幅最大值为1.05D,是限制流向工况的1.81倍,质量比越大两者相差越小;限制流向和不限制流向两种工况下圆柱涡激振动均发现频率锁定现象,但锁定区间不同;质量比大小对圆柱涡激振动锁定区间也有影响;最后对不同质量比下圆柱涡激振动轨迹进行了讨论分析。     

侧壁式压水室离心泵小流量非稳态旋转失速特性

用数值计算方法研究具有特殊结构的侧壁式压水室离心泵,分析小流量工况时模型泵的非稳态旋转失速特性,用快速傅里叶变换(FFT)获得压力脉动信号的频谱特征。结果表明,小流量工况时模型泵的扬程曲线呈驼峰状,压水室不同位置处压力分布不均;受叶轮旋转产生的非稳态作用影响,叶轮不同叶片流道内流动结构差异较大。不同流量下,叶轮内部分离涡结构诱发的激励频率各异,0.4ФN工况时模型泵压力脉动频谱图出现0.5fR及高次谐波频率,压力脉动最大幅值出现于4fR频率处;0.2ФN流量时非定常流动结构会诱发0.18fR及高次谐波频率;0.05ФN流量时压力脉动频谱图同时出现0.1fR、0.28fR两种激励频率。旋转失速现象出现时,频谱图中叶频处压力脉动幅值不再起主导作用。     

双腔结构消声器声学性能计算子域耦合方法

提出基于子域划分的耦合方法求解双腔结构消声器声学性能。据结构特点或材料属性将消声器分为不同子域,用数值模态匹配法或三维解析方法求解规则等截面子域结构传递矩阵,用三维数值方法求解非规则渐变截面子域结构传递矩阵,用子域连续条件求得消声器整体矩阵,进而获得消声器传递损失。分别用基于子域划分的耦合方法、三维有限元方法及数值模态匹配法计算典型双腔结构消声器的传递损失。结果表明,基于子域划分的耦合方法适用预测双腔结构消声器声学特性,与数值模态匹配法相比计算效率较高。