泵內(nèi)流動計算及試驗研究基本信息

通過一、二、三維流場數(shù)值模擬分析研究，更加深刻地掌握水泵及泵站內(nèi)部流動規(guī)律。電算程序的編制及計算可以快速算出內(nèi)部流場的流速和壓力分布，從而可以判斷內(nèi)部流場是否有旋渦和負壓區(qū)，水泵是否產(chǎn)生汽蝕，機組是否振動。通過三維逆解法研究，將三維流動數(shù)值模擬和優(yōu)化設(shè)計結(jié)合起來。大大減少了規(guī)劃設(shè)計的盲目性，從而減少了模型試驗的次數(shù)和試驗經(jīng)費，加快了規(guī)劃設(shè)計進度，并且可以設(shè)計出效率更高，工程投資更省，抗汽蝕性能更好使用壽命更長的水泵及泵站。本成果將推動三維流動數(shù)值模擬的研究和應(yīng)用，本項成果可用于流體機械有關(guān)的高等院校、科研設(shè)計、設(shè)備制造、運行管理等各行各業(yè)，在學(xué)術(shù)上、社會效益和經(jīng)濟效益等方面具有非常重要的意義。 2100433B

飄移流模型是汽液兩相流的系統(tǒng)尺度計算模型，穩(wěn)定性好且精度高，被廣泛應(yīng)用于直管內(nèi)和棒束間的兩相流計算。然而用于螺旋管的漂移流模型仍為空白。本課題目標是采用多尺度實驗及數(shù)值模擬的方法構(gòu)建此模型。研究思路為：通過空氣/水實驗和CFD 模擬研究流動機理并初步構(gòu)建模型；通過高溫氣冷堆蒸汽發(fā)生器（SG）蒸汽/水實驗修正模型。將完成：1.建造氣/水實驗裝置，結(jié)合CFD 數(shù)值模擬，分析螺旋管條件下兩相流動機理、流型特點及其轉(zhuǎn)換規(guī)律，建立清晰的物理圖象；2.分析螺旋管條件下各相所受作用力，建立漂移流模型中分布參數(shù)和漂移速度的初步表達式；3.編制SG 動態(tài)分析程序，對SG 實驗結(jié)果進行預(yù)測；4.將程序預(yù)測結(jié)果與SG 實驗數(shù)據(jù)對比，修正模型參數(shù)并提出最終表達式；5.將分析程序用于SG 動態(tài)特性分析。本課題是從工程技術(shù)中抽象出來的基礎(chǔ)理論研究，是對兩相流研究的補充與發(fā)展，其結(jié)果具有重要的學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用價值。

本書以對我國經(jīng)濟建設(shè)和國家安全有著重要現(xiàn)實意義的流程離心泵和航天發(fā)動機離心泵為具體工程背景，從基礎(chǔ)理論、數(shù)值模擬和內(nèi)外特性實驗等方面，對離心泵內(nèi)部流動具有的跨尺度、非線性、動靜干涉等特征開展了系統(tǒng)深入的研究，構(gòu)建了適用于實際工況、計算效率適宜的湍流計算模型，獲得了離心泵全流量工況、高精度的全流場信息，提出了內(nèi)部流動不穩(wěn)定的參數(shù)化表征和判斷依據(jù)，建立了外特性不穩(wěn)定表征與內(nèi)部流動不穩(wěn)定之間的關(guān)系，從而揭示了離心泵內(nèi)部流動特性對外特性的影響規(guī)律，為完善高性能離心泵的設(shè)計開發(fā)和可靠運行提供了技術(shù)支撐。

本書可作為流體機械、葉輪機械教學(xué)和科研人員的參考書，也可為離心泵產(chǎn)品設(shè)計和實際應(yīng)用的有關(guān)技術(shù)人員提供重要的借鑒和指導(dǎo)。

本課題從事離心泵內(nèi)部非定常流動的研究。構(gòu)尋多功能離心泵PIV測量實驗臺，在不同工況下測理離心泵葉輪和泵體內(nèi)部非定常流協(xié)的全場瞬時速度場，分析研究離心泵葉輪和泵體內(nèi)部非定常流動的三維結(jié)構(gòu)和空間特性和周期性非定常的時間特性，為研究離心泵內(nèi)部非定常流動提供必要的基礎(chǔ)實驗資料，以最終建立離心泵非定常流動理論取代目前定常流動理論。