混流式喷水推进器空化性能数值分析

基于RANS方程,结合切应力输运湍流模型计算某混流式喷水推进器无空化状态时的流体动力性能。与厂商提供的数据对比表明,建立的数值模型和计算方法是可信的。在此基础上,嵌入基于Rayleigh-Plesset方程的混合物均相流空化模型,对空化条件时该喷水推进器流体动力性能进行数值计算与分析。计算得到的功率、推力等宏观量与厂商提供的数据吻合较好。计算得到空化发生时的临界进口速比值。计算结果表明,喷水推进器叶轮发生空化时,泵的流量、扬程明显降低,进而引起推力下降;在等功率条件下,随着进口速比的降低,喷水推进器叶轮空化程度越来越严重;进水流道空化的发生较喷泵叶轮空化滞后,喷口部分仅产生空间空化,较叶轮空化提前,而固壁上不产生空化;数值计算结果还证明空化限制线即为等汽蚀比转速线,且空化限制线1、2、3对应的汽蚀比转速分别约为1 280、1 390和1 580。     

叶片数对双吸泵性能的影响研究实验

为掌握叶片数对双吸泵工作性能的影响,以S型双吸泵模型为基础,通过改变叶片的数目获得了四种叶轮水力模型。基于SIMPLEC算法、标准湍流模型和雷诺时均的方程作为流动控制方程,通过FLUENT仿真软件分别对叶片数为4、5、6、7四种双吸泵模型进行数值模拟。通过对比分析仿真结果,得到了叶片数对双吸泵性能的影响规律,为水泵设计者合理选取叶片数提供有益参考。     

用数值模拟研究叶片数变化对轴流泵性能的影响

应用轴流泵作为喷水推进器的核心部件具有推进效率高、抗空化（汽蚀）能力强、噪声低等优点。本文运用计算流体动力学（CFD）软件-FLUENT基于标准κ-ε紊流模型以及SIMPLE算法对020Q84轴流泵内部流场及其运行特性进行三维数值模拟，研究叶片数变化对轴流泵性能的影响。研究结果对轴流泵设计人员具有一定参考价值。     

叶片数对轴流风机气动性能影响的数值研究

叶片数量是影响风机气动性能与经济性的重要因素。本文针对空调器室外机用轴流风机的性能要求,设计了二叶片、三叶片和四叶片轴流风机。采用数值计算方法,研究了叶片数量对轴流风机气动性能的影响。研究结果表明：叶片数量越少,湍流度越大,风机进出口气流扰动加剧,气动涡流噪声也随之增大;二叶片风机由于其叶片数最少,其出口风量相比四叶片风机减少了23.5%,三叶片风机相比四叶片风机其出口风量减少了4.7%。随着叶片数量的减少,尽管风机做功能力有所下降,但叶片用材减少,风机的加工制造成本也相应降低。     

滤芯褶数对气体过滤器流体动力学性能影响的研究

基于三维褶模型,采用CFD技术对空气过滤器性能进行数值模拟计算,使用FLUENT软件中的多孔介质模型对空气过滤器进行了流体动力学分析。结果表明,增大进口风量会使过滤器阻力增大;增加滤芯褶数会增大过滤器的有效过滤面积,增大有效过滤面积可以降低过滤速度,从而减小滤芯过滤阻力。然而这种增加不是无限制的,增加褶数会减小褶间距,过小的褶间距会导致气流局部紊乱,气体间摩擦阻力增大,从而使得整个过滤器阻力增大。对于一定尺寸的过滤器存在一个最优的褶数使得过滤阻力最小。     

叶片数对多翼离心风机性能影响的分析

多翼离心风机流道窄,叶片数分布多,压力系数及流量系数大。叶片弦长短、数目多,导致稠度大,这种风机内部滑移系数有别于其他类型离心风机。科学合理的设计叶片数,会使多翼离心风机得到好的尾迹流场分布。为了研究稠度对风机性能影响。本文选取三种不同叶片数目的叶轮作为研究对象,通过数值仿真手段,对其内部流场及外部特性展开研究,研究结果表明:有48片叶片的多翼离心风机,具有较好的内流分布及外部特性,最后通过性能试验对这一结论进行了验证。     

叶片数对泵作透平的外特性分析

为回收更多的流体压力能,通过泵的最佳工作点选择合适叶片数的泵反转用作透平,建立了3种叶片数的模型,分别在泵工况和透平工况下运行,得出透平工况与泵工况的性能联系,以及叶片数对泵工况和透平工况的性能影响.通过增加合适的叶片数来提高透平的能量转化效率,以回收尽可能多的压力能.     

用数值模拟研究叶片数变化对离心挖泥泵性能的影响

采用计算流体动力学(CFD)软件,在双参考坐标系下,利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行数值离散模拟。选用Realizableκ-ε湍流模型、SIMPLEC方法求解,对2台离心挖泥泵在不同叶片数下的内部流场进行了叶轮和蜗壳的数值模拟,研究叶片数变化对挖泥泵性能的影响。当叶片数由3枚增加到4枚后,泵的扬程和效率都大幅提高,其中扬程提高了大约17%左右,轴功率提高了12%左右,效率提高了5%左右,该研究结果对挖泥泵设计人员具有一定参考价值。     

混流泵叶片角对性能的影响

根据对已有的试验结果的分析，提出了混流泵叶片角对效率η、轴功率系数、叶轮出口绝对液流角、阻力系数和摩擦系数等参数的影响表达式，这可为进一步研究混流泵性能提供了理论依据。     

喷水推进器的发展研究综述

该文简要介绍了喷水推进器的基本原理和结构,分析了其发展历程、应用状况和存在的主要问题,总结了喷水推进装置的特点,对喷水推进器的未来发展趋势作了简要分析和探索。     

CFD在"机电一体化"导管桨性能分析及优化设计中的应用

将计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)应用于机电一体化导管桨水动力性能分析和优化设计的全过程。对某后置定子式导管推进器敞水性能进行计算,在大范围进速系数下计算推力系数和力矩系数均与试验值吻合良好,检验计算方法的有效性。对初始设计导管桨水动力性能采用同样的方法进行计算,包括从流体力学的角度计算确定导管的主要尺寸,并结合网格类型和网格密度的影响分析了计算结果的有效性,分析设计工况下未缠绕线圈的环对间隙流场特征和导管、桨以及整体水动力性能的影响,提出将环变短变厚及相应改变叶片型值的改进设计思路,以改善间隙流动,提高敞水效率。对再设计导管桨设计工况和非设计工况性能进行计算,将环表面压力分布和导管桨推进性能与初始桨进行了比较,并利用水动力试验值再次检验了计算结果。结果表明:两次利用试验值校验计算值均吻合良好,说明将CFD用于导管推进器初始设计和分析是有效的。间隙径向距离大,间隙内泄压和局部滞止流动区域范围也大;环轴向距离长,环两端的间隙内流动旋涡程度也大。环的存在对导管桨导管产生推力是有利的,但对叶片产生推力是不利的,使导管桨敞水效率降低。再设计导管桨桨的推力系数比初始设计导...     

导叶出口安放角对双向轴流泵性能的影响

导叶出口安放角是影响导叶能量回收能力的关键因素之一,为研究其对双向轴流泵性能的影响,采用流线法设计了11个不同出口安放角的导叶模型,通过数值方法分析各模型内流场特性和外特性。结果表明:设计工况下,出口安放角为70°时,模型效率最高,随着该角度增大,导叶出口后轴截面上的低压区扩大,同时在导叶吸力面中部靠近进口位置出现了较大的低压区,产生脱流及二次回流损失,模型效率下降。说明在设计导叶时,选取较小的出口安放角,且不同截面的翼型骨线采用直线与圆弧的直弯组合形式可以有效改善双向轴流泵在设计工况下的性能。     

两相流离心泵水力输送性能计算分析

为探索一台固液两相流离心泵的水力性能与磨损特性,基于代数滑移混合物模型(Algebraic slip mixture model,ASMM)对其内部流场进行三维不可压缩定常流动数值计算,其中转子与定子之间的动静耦合采用"冻结转子法"实现。多相位定常流动计算结果与水力试验结果的对比确定最佳的转动位置,并确认数值计算方法的准确性。预测结果表明,颗粒属性对模型泵水力性能影响的次序为固相体积分数、颗粒密度和粒径。随着颗粒直径、密度和固相体积分数的增加,预测扬程均下降;效率总体上也呈现下降趋势,但在固相体积分数为10%时输送效率最高。在靠近隔舌的叶轮出口处存在由低、中、高三种速度组合的双剪切层射流—尾流结构。总体而言,模型泵叶片吸力面的磨损程度比压力面更为严重。固相体积分数对叶片表面磨损程度的影响比较明显,颗粒密度影响较小,颗粒直径仅对吸力面磨损程度影响显著,对压力面影响不明显。     

冲压泵叶轮后侧腔体结构对泵水力性能的影响

选取MDP64-20型立式多级冲压泵作为研究对象,在泵腔喉部宽度确定的基础上,选取平面隔板、曲面隔板、L型隔板和型线隔板4种腔体形式进行研究。通过数值模拟,经过流场分析、性能曲线分析,比较4种隔板对冲压泵水力性能的影响,确定最佳结构。研究结果表明,在小流量工况下,型线隔板的设计能较好地改善液体流动,减小水力损失;在较大流量工况下,冲压泵效率受到导叶入口处流动、泵腔内部流动两方面综合影响,平面隔板和型线隔板较为优异。     

离心泵内部空化流动的定常数值模拟及性能预测

为了研究离心泵内部的空化流动,利用fluent软件中的空蚀模型及混合流体两相流模型,对离心泵的三维湍流空蚀流场进行定常数值模拟,根据模拟计算结果显示的液相和空泡相流动特征,预测了离心泵在设计工况下运行时流道内空化发生的位置和程度;通过分析空蚀发生过程中叶片上的压力分布,揭示出离心泵流道内部流场的内在特性,最后对泵的性能进行了预测,说明数值模拟可以为离心泵在特定工况下运行时的空化性能预测提供依据。     

开敞式混流泵内流的数值模拟与出水机构选择

为了给新型开敞式混流泵的设计积累经验并为特殊出水流道结构设计提供方法,对具有不同出水机构的开敞式混流泵进行数值模拟,分析从小流量到最大流量下的内部流动和水力性能,提出适应特殊液压动力需求的开敞式出水机构方案。给出内部流动数值模拟和性能预测的方法,通过外特性预测结果与模型试验数据的比较,验证数值计算的可靠性。在模型分析基础上,针对轴向有导叶、轴向无导叶和径向无导叶等不同的开敞式出水结构形式,进行整机内部流动分析和外特性预测,对不同结果进行比较分析,给出不同出水机构对于特定结构和动力需求的适应性。     

叶片数对螺旋离心泵内部流场影响研究

利用工程上普遍采用的k-ε两方程模型和SIMPLE算法,对单叶片和双叶片螺旋离心泵的内部流场进行了数值模拟.得出了叶轮与蜗壳内的速度分布和压力分布等流场信息,比较了单叶片和双叶片螺旋离心泵的特性曲线,单叶片和双叶片螺旋离心泵内部流场的区别与联系,分析了叶片数对螺旋离心泵内部流动规律的影响.     

Flow Ripple of Axial Piston Pump with Computational Fluid Dynamic Simulation Using Compressible Hydraulic Oil

The flow ripple, which is the source of noise in an axial piston pump, is widely studied today with the computational fluid dynamic(CFD) technology development. In the traditional CFD modeling, the fluid compressibility, which strongly influences the accuracy of the flow ripple simulation results, is often neglected. So a compressible sub-model was added with user defined function(UDF) in the CFD model to predict the flow ripple. At the same time, a test rig of flow ripple was built to study the validity of simulation. The flow ripple of pump was tested with different working parameters, including the rotation speed and the working pressure. The comparisons with experimental results show that the validity of the CFD model with compressible hydraulic oil is acceptable in analyzing the flow ripple characteristics. In this paper, the improved CFD model increases the accuracy of flow ripple rate to about one-magnitude order. Therefore, the compressible model of hydraulic oil is necessary in the flow ripple investigation of CFD simulation. The compressibility of hydraulic oil has significant effect on flow ripple, and the compression ripple takes about 88% of the total flow ripple of pump. Leakage ripple has the lowest proportion of about 4%, and geometrical ripple leakage ripple takes the remnant 8%. Besides, the influence of working parameters was investigated through the CFD simulations and experimental measurements. Comparison results show that the amplitude of flow ripple grows with the increasing of rotation speed and working pressure, and the flow ripple rate is independent of the rotation speed. However, flow ripple rate of piston pump grows with the increasing of working pressure, because the leakage ripple will increase with the pressure growing. The investigation on flow ripple of an axial piston pump using compressible hydraulic oil provides a more validity simulation model for the CFD analyzing and is beneficial to further understanding of the flow ripple characteristics in an axial piston pump.     

扩散-吸收式热泵系统的性能分析

对扩散-吸收式热泵的物性参数及热力系统建立了仿真程序，并分析了发生温度、蒸发温度、系统压力和溶液浓度对系统性能的影响。结果表明，该热泵性能优于压缩式热泵和单级氨吸收式热泵。     

离心泵内部流场数值模拟与性能分析

利用FLUENT6.3软件对ISG65-125离心泵过流部件全三维流场区域进行数值模拟。在多重参考系坐标下,基于雷诺时均N-S方程与标准k-ε模型,采用非结构化网格和标准SIMPLE方法求解,对离心泵内流现象和规律进行了分析,并将数值模拟结果与实验值进行对比,验证了模拟结果的可靠性,总结了产生误差的因素。