进口肋条对离心泵定常流动影响的数值研究

为研究进口肋条对离心泵内部定常流动特性的影响,采用Fluent软件三维雷诺平均Navier-Stokes方程和k-epsilon湍流模型,对进口肋条对离心泵内部流动影响进行了定常数值模拟。对比分析了有、无进口肋条情况下不同流量点离心泵叶轮进口和叶轮中截面内部流场分布,揭示了肋条对离心泵的内部流动及水力特性的影响。数值模拟结果表明:进口肋条的加装对小流量点下离心泵内部流场的流动状态有明显的改善,提高了小流量工况下离心泵的扬程,拓宽了离心泵的高效运行区。     

水泵内部流动的数值模拟及叶轮的改造

采用κ-ε湍流模型,应用NUMECA软件对一离心泵内部的三维湍流流场进行了数值模拟,得到了离心泵内部流动的压力分布、速度分布及漩涡流动.并通过对其流动和水力性能情况进行分析,优化叶片对叶轮进行了改造,改善了叶轮内部流动,提高了其水泵的水力性能.改造后的泵内部流动数值模拟结果表明其流动和水力性能良好.     

多级离心泵级间导叶影响的CFD模拟

为了研究多级离心泵内部各级间的相互作用与影响,采用RNGk-ε紊流模型,基于CFD方法借助CFX软件求解雷诺时均N-S方程,对多级离心泵内部流动进行三维流动数值模拟,获得了多级离心泵内部流场,分析了多级离心泵流道内的瞬时流动特性.模拟结果表明:流型的均匀性对离心泵各级效率有明显的影响;首级叶轮室进口断面的流速分布对整体多级泵叶轮径向力的不平衡分布影响甚大,在设计工况下,随着离心泵叶轮级数的增加,叶轮室进口断面旋度增大,多级泵的效率也随之降低,叶片径向力逐渐增大;多级离心泵内各级叶轮进口旋度随流量增大而增大,而叶轮径向不平衡力随流量减小而增大.通过对多级离心泵内部流动特性进行三维数值模拟,掌握多级离心泵内部流动规律,可以为离心泵的水力优化设计等提供理论指导.     

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,并根据模拟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。     

标准κ-ε模型与RSM模型在离心泵三维模拟中的比较

基于FLUENT数值模拟技术,对IS80-65-160离心泵内部流场流动情况进行分析研究.采用三维非结构四面体网格对模型进行离散处理,分别采用标准κ-ε模型与RSM湍流模型及SIMPLEC算法,对设计工况和多种非设计工况进行了整机定常计算,以考察标准κ-ε模型与RSM模型对离心泵内流场模拟计算的适用性.在处理叶轮与蜗壳间动静耦合流动的参数传递和相互干扰问题时,采用"冻结转子法".最终在数值模拟的基础上,通过计算得到基于这两种模型的扬程、轴功率、效率曲线,并将其与试验曲线进行对比.研究表明:两种模型都能较好的模拟离心泵内部复杂的内部流动,但基于标准κ-ε模型的计算曲线与性能试验曲线更为接近,且耗用的计算时间比RSM模型更少.     

离心泵叶轮内三维PIV测量实验分析

介绍了三维粒子图像测速仪的测试方法,对三维PIV测试技术的示踪粒子的定位方法进行了分析,并将其应用于离心泵叶轮内部流场的流速分析。通过实验得到了不同叶轮半径的叶轮内圆周与径向的速度分量和径向流面上速度矢量的变化以及二次流的分布情况,发现压力面的速度由低到高、吸力面的速度由高到低地变化,这种变化随着叶轮半径的增大,有较为稳定的趋势。实验结果表明三维PIV测试技术对离心泵内部流场流速的测量具有较好的效果。     

低比转速复合离心叶轮三维湍流场数值模拟及试验

为研究复合离心叶轮在改善小流量不稳定性方面的工作机理,采用考虑旋转和曲率影响的k-ε湍流模型对4叶片普通离心叶轮流道和24叶片的长中短叶片复合离心叶轮流道的内部湍流进行数值模拟,并与外特性试验结果作分析比较.结果表明:长中短叶片复合离心叶轮可以较好地消除射流-尾迹结构,改善低比转速离心泵小流量工作的不稳定情况;在全流量范围内,复合叶轮低比转速离心泵的效率和扬程都高于普通叶轮低比转速离心泵.文章提出的数值方法能较好地模拟复合离心叶轮内部湍流场的流动情况.     

IS型离心泵内部流动的三维数值模拟

基于标准κ-ε双方程湍流模型和SIMPLEC算法,采用Fluent软件对一台IS型离心泵内部整个三维流场,在不同工况下分别进行了定常湍流计算,并分析了不同工况下内部流动的差异性,获得了离心泵各过流部件内的流动特生,发现隔舌的存在导致泵内流动呈现非对称性.在数值模拟的基础上,得到该离心泵的性能曲线,并与试验性能曲线进行对比,结果显示两者在总体上吻合.     

离心泵变工况流场及叶轮流体激振力研究

目前采用势流理论计算离心泵叶轮的流体激振问题的结果不佳,对离心泵三维流场进行了定常和非定常计算,分析了不同工况下离心泵蜗壳内的压力分布情况,研究了不同工况下的离心泵叶轮上的稳态和瞬态作用力的变化规律.计算结果表明,稳态作用力在不同工况下的计算值能较好符合实验数据,离心泵偏离设计工况时稳态作用力会显著增加;瞬态作用力与叶轮和隔舌的干涉流动有很大关系,不同工况下瞬态作用力呈周期变化,其变化频率与叶片通过频率基本一致,随流量增大其幅值也显著增大.对稳态和瞬态作用力进行深入研究可以为离心泵叶轮流固耦合振动分析打下基础,有利于离心泵叶轮转子系统的减振降噪.     

非设计工况下离心泵叶轮改造与流场分析

针对石油化工行业多数离心泵处于非设计工况下工作的现状,提出了通过改变叶轮外径和叶片包角重新设计叶轮的方法来提高离心泵的效率,并用Fluent软件对叶轮内部流场进行模拟分析,得到了叶轮流场速度和压力由吸入口到排出口逐渐增加,分布均匀,没有突变的规律。     

基于Pro/E的离心泵叶轮与蜗壳实体造型研究

叶轮与蜗壳是离心泵重要的组成部分,它们的制作精确程度和耦合性直接影响离心泵水利性能。为 能更好地改善叶轮与蜗壳耦合处产生的流动损失,以Pro/E为设计平台,提出叶轮木模图及蜗壳二维投影图的分析 及测绘方法,结合Pro/E中“偏移坐标系基准点”等命令,实现叶轮扭曲叶片及蜗壳的实体精准造型,并通过Fluent 进行数值模拟。压力和速度分布图显示叶轮与蜗壳耦合处压力和速度呈均匀规律性变化,扬程计算显示符合设计 要求。分析结果证明,此种绘图方式不仅精确、快速、灵活,还能够改善叶轮与蜗壳耦合处的流动损失,为后续流场 数值分析奠定基础。     

渣浆泵内固液两相流动的数值计算与磨损特性分析

为了研究叶片式渣浆泵内部的固液两相流动,以黄河含沙水为工作介质,采用双流体模型对渣浆泵内部颗粒流动进行了数值模拟,根据计算结果,分析研究了固相颗粒的分布与运动规律,揭示了叶轮磨损的主要区域和磨损规律.对固相颗粒在不同浓度下的分布情况进行了数值模拟,分析了初始固相浓度对渣浆泵叶轮和窝壳的磨损影响,模拟结果与试验结论基本相同.     

含气率对导叶式离心泵内部流动的影响

为研究含气率对导叶式离心泵输送气液两相时内部流动的影响,基于延迟分离涡DDES(Delayed Detached-Eddy Simulation)湍流模型及Mixture多相流模型对导叶式离心泵进行非定常数值模拟,得到不同含气率下,模型泵内气相分布、压力分布、流线分布以及所选监测点压力脉动情况,并将数值模拟的外特性曲线与试验进行对比分析。结果表明:气相主要在导叶靠近蜗壳出口的流道、蜗壳靠近叶轮前盖板一侧以及出口段靠近隔舌一侧聚集;导叶出口处压力从靠近隔舌处沿顺时针方向逐渐减小;蜗壳隔舌至第Ⅰ断面内及出口段靠近隔舌侧均出现了回流区;蜗壳壁面从P₁点顺时针方向沿蜗壳至出口段静压值逐渐减小;随着含气率的增大,叶轮进口处低压区面积增大,导叶内压力降低;蜗壳出口段多个面积较小的回流区转变为几个面积较大的回流区;同一监测点静压值逐渐减小,隔舌处静压值受含气率的影响最大。     

螺旋离心泵的双向流固耦合分析

基于Reynolds时均化N-S方程、标准k-ε两方程湍流模型, 以及结构响应的弹性体结构动力学方程, 采用多重坐标系法, 对螺旋离心泵清水介质时的内流场和结构动力学进行双向流固耦合全三维数值计算, 将计算结果与非流固耦合计算流场进行对比, 分析流固耦合作用对泵外特性及不同叶轮位置泵内压力场和速度场的影响。结果表明:采用双向流固耦合模式的扬程和效率预测值更接近试验值; 在小流量下流固耦合作用对外特性的影响较大, 而在大流量下对外特性影响较小; 流固耦合作用对压力场和速度场的影响主要集中在蜗壳扩散段, 对蜗壳其他部位和叶片影响较小; 在两种计算模式下蜗壳中截面压力分布出现明显差别, 并在叶片出口正对隔舌时压力分布出现突变。       

轴流泵内部三维湍流场的数值模拟

基于流体动力学计算分析的FLUENT软件,采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对轴流泵内部流场进行了数值模拟,并分析了该轴流泵在小流量工况﹑设计工况和大流量工况下叶轮内的速度分布和压力分布以及泵的外特性,得出了该轴流泵的扬程和效率随着流量的变化规律。研究结果有助于解析轴流泵的内部流动机理,并对泵的水力设计提供重要的参考。     

叶片安放角对蜗壳式轴流泵反转作透平的性能影响

为了利用轻化工行业中低压头、大流量的液体余压能,以国内某企业生产的一台比转速为900的PLK XII型蜗壳式轴流泵为研究对象,分别在叶片安放角为12°、14°、16°时,使用ANSYS Fluent进行数值模拟定常计算,以探究不同叶片安放角对蜗壳式轴流泵反转作液力透平性能的影响.基于泵及透平的最优效率点,得到不同叶片安...     

液力透平进口截面对蜗壳内压力脉动的影响

为研究液力透平不同进口截面对蜗壳内压力脉动的影响,选取一单级液力透平为研究对象,利用流场分析软件CFD对该液力透平内流场进行三维非定常数值计算,在蜗壳内沿周向和径向设置监测点,计算各监测点在不同进口截面和最优工况下沿周向和径向的压力脉动,以及各监测点在不同流量和不同进口截面下沿径向的压力脉动,利用快速傅里叶变换对各监测点的压力脉动计算结果进行变换,分析各监测点处压力脉动的时域和频域分布。结果表明:蜗壳进口直径越大,隔舌处的压力脉动幅值越大;蜗壳进口直径越小,叶轮动静相干作用越强,蜗壳内压力脉动幅值越大;流量越大,不同蜗壳进口截面下蜗壳内压力脉动主频幅值之间相差越小;当离心泵用作液力透平时为了使液力透平能够较稳定运行,需适当减小液力透平进口截面面积。     

基于非定常空化流动的离心泵涡旋结构数值分析

To elucidate the formation mechanism of the vortex structure in cavitation flow, the unsteady cavitation flow field of the centrifugal pump was investigated by simulation. The two-dimensional vortex structure on the mid-section was examined based on the method with velocity components. The vorticity on the blade surface and the evolution of the periodicity was compared. In addition to investigate the three-dimensional vortex structure in the impeller passage, the new Omega vortex identification method was also utilized. The results show that: as the NPSHa decreases, the cavity coverage area grows progressively, and the local vortices emerge and the flow in the pump becomes disordered. Due to the effect of cavitation flow field, the vortex structure is mostly formed and evolved on the blade suction surface. During the critical cavitation, the vortex is also detached the blade surface as the cavity rolls up. At the effect of rotor-stator interaction, the blade trailing vortex sheds and attaches to the volute wall at the front end of the tongue. According to the Omega method, the structure of the three-dimensional vortex within the cavity is stable. At the critical cavitation condition, the structure of the three-dimensional vortex downstream of the impeller passage is fragmented and disordered.     

基于循环平稳分析的推进泵流致噪声特性研究

为了深入理解推进泵流致噪声激励源机理，为推进泵低噪声设计提供支撑，以某双级推进泵为对象，基于其多工况下的辐射噪声实测结果，围绕推进泵流致噪声的调制机理及流致噪声源的提取方法展开研究. 在空泡水洞中测量该双级推进泵的辐射噪声，采用循环平稳分析方法，进行噪声解调分析与流致噪声源特征频率提取；开展该双级推进泵内流场的非定常数值模拟，分析其瞬态内流场分布特性与三向激振力特性. 联合信号处理结果与内流场模拟结果，研究推进泵流致噪声源的关键特性与形成原理. 结果表明，导叶是影响双级推进泵辐射噪声特性的关键因素，导叶调制线谱的强度与推进泵的来流条件、运行工况密切相关，叶轮与导叶的匹配性设计对推进泵振动噪声控制起关键作用.