基于CFD的冲压离心泵导叶出口与叶轮进口匹配的优化设计

基于三维雷诺平均N-S方程、RNG k-ε紊流模型,应用非结构网格技术,对MDP40-8-8冲压式立式多级离心泵第一级与第二级叶轮之间的内部三维流场进行数值模拟。计算分析了4组不同导叶出口直径、4组不同导叶出口安放角与同一叶轮进口匹配的速度、效率、扬程等。数值计算结果表明,冲压泵的扬程和效率随着导叶出口直径的增加先增加后下降,导叶直径相对冲压泵的性能存在一个最佳值,导叶出口安放角接近90°时次级叶轮中的静压最高,旋转速度分量最小,消除流体旋转分量的效果最好。为了验证计算的准确性和可靠性,对该装置模型进行了性能试验,并将数值模拟结果与模型试验的数据进行了对比,两者吻合较好。研究结果对产品的设计与制造具有一定的指导意义。     

应用复合进化算法的叶栅气动优化设计方法的研究

采用结合进化算法和单纯形法的复合进化算法为优化算法,对跨音速轴流压气机叶栅进行气动优化设计。气动性能评价采用Reynolds平均Navier Stokes方程求解技术,采用Baldwin Lomax紊流模型封闭求解的方程。优化设计目标是最大化静压比。设计变量是叶栅型线的Bezier曲线控制点坐标。优化设计结果表明优化设计得到的叶栅具有高静压比和良好的气动性能,同时证明了复合进化算法是一种高效寻优算法。     

基于CFX正交试验的深井离心泵导叶的优化设计

为提高深井离心泵的水力性能,针对100QJ16型深井泵,按照L9(34)正交表,选取空间导叶的进口冲角、包角、叶片出口安放角和叶片数等4个因素,每个因素取3个水平,设计出9个导叶模型,并分别与同一个叶轮装配。基于CFX软件,对两级模型泵进行了全流场数值模拟,获得9组方案在额定工况下的扬程和效率。采用极差分析法分析了各几何参数对扬程和效率的影响规律以及影响空间导叶性能的主要因素和次要因素。空间导叶进口冲角和叶片包角对两级泵的扬程和效率的影响较大。将优化方案进行了样机试验,其效率达到了设计要求。     

低比速离心泵优化设计方法

对低比速离心泵优化设计的各种数学模型作了简要评述 ,指出了其优缺点 ,提出了一些改进措施 ,为进一步提高泵性能指出了方向。     

基于CFD的矿用排水系统离心泵的优化设计

离心泵依靠叶轮高速旋转时形成的离心力实现对液体的抽取,不同结构的离心泵在工作性能上具有较大的差别,基于此,利用CFD流场数值分析原理对离心泵在不同叶片数量及叶片结构下的工作效率和工作扬程进行了分析,结果表明:不同叶片结构和叶片数量对离心泵的性能影响极大,当采用4组长、短叶片配合结构,短叶片向长叶片的安装角为5°时具有最优的工作性能。     

基于CFD技术的超低比转速离心泵叶轮的优化设计

离心泵近年来在工业领域中得到了十分普遍的应用,而叶轮属于离心泵的关键部件之一,叶轮设计在很大程度上关系到离心泵的运行性能.叶轮在离心泵中的受力状态较为复杂,不但会承受自传形成的离心力,同时其叶片还会承受流体高速运动带来的冲击力.过去的叶轮设计往往是依靠统计的经验公式对其尺寸参数予以确定,但这样的缺陷在于并未强调其内部流...     

低比速离心泵叶轮优化设计进展

介绍了低比速离心泵叶轮优化设计的主要方法和模型,分析其优缺点,并着重介绍了叶轮多目标优化设计、遗传算法及神经网络等新的优化技术在叶轮优化设计中的应用,指出了低比速离心泵叶轮优化设计的发展趋势。     

低比转速离心泵叶轮多目标优化设计

论述了以低比转速离心泵的能量损失最小及汽蚀余量为多目标函数,以叶轮主要参数为设计变量的泵叶轮优化设计方法,通过优化,获得了满足一定扬程和流量的最优参数组合。     

带分流叶片低比转速无过载离心泵优化设计

针对TS65-40-250离心泵易过载和出现驼峰等问题,采用无过载设计法并添置分流叶片,重新选取叶轮设计参数,设计3种优化方案。采用Pro/E和ICEM分别对3种方案进行三维造型和结构化网格划分,网格总数为150万。利用商业软件CFX12.1对优化方案进行数值模拟,边界条件设定为速度进口、压力出口和无滑移壁面。采用标准k-ε模型,预测了3种方案下的外特性,分析了不同设计方案下叶轮内的压力、流线、湍动能、速度分布。通过数值模拟,得出叶轮1的水力性能和内部流动状态均较好。利用快速成型法加工叶轮1并进行试验。试验结果表明,叶轮1扬程最高高出设计参数的15%,试验效率高于国家标准2%～6%,而且有很好的无过载性能。模拟结果和实验结果表明,采用无过载设计并添置分流叶片优化方法是可行的,这种设计方法可以为低比转速无过载离心泵优化设计提供参考。     

低稠度半高叶片扩压器的模型级性能研究

通过数值模拟的方法研究了低稠度半高叶片扩压器在大流量离心压缩机模型级中的应用,并比较了其与无叶扩压器对模型级气动性能影响的差异.研究结果表明:采用低稠度半高叶片扩压器的模型级基本消除了盖侧附近低总压高熵值的区域,气动性能有较大提高.     

低比转数离心泵驼峰现象的CFD分析

为揭示低比转数离心泵性能曲线产生驼峰现象的内流机理,采用RANS方法算法对一低比转数离心泵2个方案(有驼峰和无驼峰)下的内部进行了全流场CFD计算,重点分析了驼峰现象产生时2个方案内部流动结构的差异。结果表明:性能曲线出现驼峰时,2个方案的靠近蜗壳隔舌的叶轮流道内的流动结构差异最为明显;该流道内叶片压力面的低速区会明显增大并伴有漩涡流动;该流道进口也会出现明显的漩涡流动引起进口冲击损失增加;同时该流道出口的"射流-尾迹"现象也会突变,引起出口(混合)水力损失增加。因此这些损失的增大是引起驼峰现象的重要原因。     

导叶与隔舌相对位置对离心泵内外特性的影响

为研究导叶相对隔舌不同位置对离心泵性能的影响,采用CFD计算方法对离心泵导叶与隔舌不同夹角进行数值计算。对导叶与隔舌夹角α从0⁴0°变化下离心泵外特性和内流场进行分析,结果表明导叶相对隔舌不同位置对泵内外特性有明显的影响。随着α增大,扬程和效率呈现出先升高后降低的趋势,20°附近达到扬程和效率的最大值;而在α增加的过程中,蜗壳各断面压力和速度的变化趋势不相同,叶轮各流道低速区及出口高速区受导叶影响而沿周向变化;在隔舌附近,α为040°变化下离心泵外特性和内流场进行分析,结果表明导叶相对隔舌不同位置对泵内外特性有明显的影响。随着α增大,扬程和效率呈现出先升高后降低的趋势,20°附近达到扬程和效率的最大值;而在α增加的过程中,蜗壳各断面压力和速度的变化趋势不相同,叶轮各流道低速区及出口高速区受导叶影响而沿周向变化;在隔舌附近,α为0⁴0°,导叶背面低速区减小并逐渐消失,而隔舌与导叶间低速区的变化规律与之相反。     

高气体含量液体输送离心泵水力模型设计优化技术的研究

采用改变叶轮设计,将后弯型叶片改为径间叶片,可稍微改善离心泵的运转性能.同时在叶轮进口处排气,避免气体在叶轮内发生聚积,可以改善液体的输送性能.强迫气液两相分离,使气体在进入叶轮之前被收集起来,或者改变整体设计,减少叶轮与蜗壳壁之间的压力梯度,都能有效地增加液体流量,同时减少输送流体中的气体含量.用以上方法可以避免蜗壳内气体的聚积.采用合适的几何形状的叶轮设计,也可以输送高气体含量的气液混合体,而不需要在叶轮进出口进行气体分离.     

液压电机泵内置孑L板离心泵的流场解析与优化

基于离心泵的基本原理和集成化思想,提出了一种电动机、液压叶片泵和孔板离心泵三体合一的液压电机泵结构,其中孔板离心泵作为叶片泵的前置辅助泵,用以提高叶片泵的进口压力,保证主泵吸油充足,突现出液压电机泵的结构紧凑、低噪音、效率较高、无外泄漏等优点。应用流场解析技术,获得了孔板离心泵主要结构参数对其升压效果和效率的影响规律,并总结出孔板离心泵的设计原则。研究发现:当离心管倾角为45°、偏角在45°～60°时,孔板离心泵具有显著的升压效果,其消耗的功率占电机泵额定功率的0.41%,表明孔板离心泵的引入对整个电机泵的功率特性影响很小,孔板离心泵自身效率可达95%以上,而包含引油窗孔流道的孔板离心泵的整体效率为22%,孔板离心泵出口至主泵引油窗孔之间的涡流损失是造成孔板离心泵整体效率降低的主要原因。     

极低比转速叶轮内流体的流动分析和叶轮的设计

通过分析得出影响低比转速离心泵效率的主要原因是在叶轮出口存在二次流、边界层的分离等而引起的射流一尾迹结构并提出了改进的方法。实例表明文中提出的加大叶轮出口宽度,采用较大的叶片出口安放角,较大的叶片包角和叶片的线型前部采用较小曲率半径,后部分采用较大的曲率半径等叶轮设计方法能够设计出具有较高效率和较好性能的低比转速离心泵。     

离心压气机叶片扩压器多点气动优化设计

在级环境下采用遗传算法和人工神经网络对高压比离心压气机叶片扩压器叶片几何型线进行了多点气动优化设计。根据优化前后的计算结果,对优化前后叶片扩压器内部的流动特征进行了对比分析。优化结果表明,采用多点优化设计可以有效提高离心压气机的气动性能。