CFD的多級(jí)離心式森林消防泵的流場(chǎng)模擬

應(yīng)用fluent軟件及標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型和多參考坐標(biāo)系,實(shí)現(xiàn)了沖壓式多級(jí)離心泵任意一整級(jí)(包括葉輪、導(dǎo)葉及泵體)的全三維流場(chǎng)的數(shù)值模擬。通過(guò)分析沖壓泵內(nèi)流場(chǎng)的壓力分布和流速分布,計(jì)算出泵的特性曲線(xiàn),并與實(shí)驗(yàn)性能曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,為沖壓泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

目的應(yīng)用專(zhuān)業(yè)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（computationalfluiddynamics，cfd）分析軟件fluent，對(duì)一種具有長(zhǎng)短葉片的sarns離心式血泵的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行三維數(shù)值模擬。方法利用solidworks軟件對(duì)sams型血泵進(jìn)行三維建模，然后對(duì)所建模型網(wǎng)格處理，通過(guò)選取標(biāo)準(zhǔn)，κ-ε湍流模型和simple算法，具體分析了內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)、壓力分布、壁面剪切力等流場(chǎng)特性。結(jié)果結(jié)果表明，該離心泵內(nèi)部流場(chǎng)分布較不勻，葉片及血泵出口處有回流和旋渦現(xiàn)象，剪切力大小基本處于致紅細(xì)胞破碎的臨界狀態(tài)之下，高轉(zhuǎn)速下剪切力最大，主要分布在葉輪區(qū)域，但暴露時(shí)間極短，基本滿(mǎn)足血液生理要求。結(jié)論該研究為sarns血泵的進(jìn)一步優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。

基于加大流量設(shè)計(jì)法,采取增加分流葉片和增大喉部面積等措施,提出了低比速離心式消防泵的設(shè)計(jì)方法。運(yùn)用fluent軟件對(duì)設(shè)計(jì)的樣泵進(jìn)行了數(shù)值模擬,計(jì)算結(jié)果表明,泵內(nèi)部流動(dòng)穩(wěn)定,靜壓分布合理,湍動(dòng)能小且分布均勻。設(shè)計(jì)的樣泵性能曲線(xiàn)平坦,高效區(qū)寬,效率高,滿(mǎn)足了消防泵的特殊性能要求。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)討論了分流葉片和喉部面積對(duì)消防泵性能的影響,試驗(yàn)結(jié)果表明:分流葉片可以有效地控制軸向旋渦,提高泵的揚(yáng)程和效率;增大喉部面積有利于獲得平坦的性能曲線(xiàn),同時(shí)可以擴(kuò)大高效區(qū)范圍和提高最高效率。

針對(duì)bjl5多級(jí)消防離心泵軸向力不平衡的問(wèn)題設(shè)計(jì)了平衡盤(pán)裝置,并優(yōu)化了平衡盤(pán)的各個(gè)基本參數(shù)。應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)(cfd)對(duì)平衡裝置內(nèi)的壓力分布及液體流速進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,分析平衡間隙對(duì)泄漏以及平衡裝置性能的影響。

機(jī)械密封性能是影響森林消防用離心泵使用性能的重要因素。分析了森林消防用離心泵機(jī)械密封失效的原因,改進(jìn)了機(jī)械密封的結(jié)構(gòu),這對(duì)森林消防用離心泵的可靠性和經(jīng)濟(jì)性有重要意義。

多級(jí)離心消防泵XBD-DN系列

結(jié)合國(guó)內(nèi)某離心風(fēng)機(jī),在分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)性能的基礎(chǔ)上,建立了離心風(fēng)機(jī)的有限元模型,并借鑒國(guó)內(nèi)外的風(fēng)機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和風(fēng)機(jī)入系統(tǒng)后運(yùn)行狀態(tài),分析了風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)情況以及雙出風(fēng)口空氣流動(dòng)情況并得出了結(jié)論。

離心式消防泵在運(yùn)行過(guò)程中常常會(huì)因各種故障而影響其正常運(yùn)轉(zhuǎn),甚至不能實(shí)現(xiàn)水、泡沫等滅火劑的供給。因此,提高離心式消防泵運(yùn)行的可靠性是緊急狀態(tài)下保證火場(chǎng)供給能力的重要舉措。結(jié)合離心泵的結(jié)構(gòu)原理,綜合分析了離心式消防泵在使用過(guò)程中的常見(jiàn)故障,給出了離心式消防泵故障的快速診斷方法,并有針對(duì)性地提出了預(yù)防和處置離心式消防泵故障的措施。

對(duì)一種典型的離心式通風(fēng)機(jī)進(jìn)行了整機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬,通過(guò)劃分計(jì)算區(qū)域、選擇合適的計(jì)算網(wǎng)格、采用合理的湍流模型和邊界條件等方面的處理,得到了一種計(jì)算值與試驗(yàn)值相當(dāng)吻合的一種數(shù)值模擬方法。在此基礎(chǔ)上對(duì)計(jì)算結(jié)果中出現(xiàn)的二次流以及邊界層分離等現(xiàn)象進(jìn)行了分析。

以北趙引黃工程謝村站用多級(jí)雙吸式離心泵為研究對(duì)象,基于雷諾時(shí)均n-s方程,采用sstk-ω湍流模型,壓力速度耦合使用simplec計(jì)算,對(duì)泵內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了三維定常全流場(chǎng)湍流數(shù)值模擬,得到不同工況下該泵內(nèi)部流動(dòng)的速度矢量圖等流場(chǎng)信息.在對(duì)其內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了定性分析的基礎(chǔ)上,預(yù)測(cè)了泵的性能,并與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析.分析結(jié)果表明:首級(jí)葉輪首級(jí)壓水室以及次級(jí)葉輪次級(jí)壓水室內(nèi)流動(dòng)較均勻；由于過(guò)渡流道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及流動(dòng)慣性,流體在首級(jí)壓水室進(jìn)入過(guò)渡流道時(shí),在流道突然擴(kuò)大區(qū)域形成了旋渦,旋渦區(qū)域大小與流量有關(guān)；預(yù)測(cè)揚(yáng)程值與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試揚(yáng)程吻合較好,預(yù)測(cè)揚(yáng)程最大誤差為2.7％,而預(yù)測(cè)的流量-水力效率曲線(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試流量-機(jī)組效率曲線(xiàn)變化趨勢(shì)一致.水泵內(nèi)部流動(dòng)的數(shù)值模擬可為工程中泵設(shè)計(jì)階段的性能預(yù)測(cè)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù).

根據(jù)某雙吸離心泵設(shè)計(jì)的性能要求,以原有的比轉(zhuǎn)速相近的雙吸泵流道為基礎(chǔ),采用相似換算法得到新雙吸離心泵流道的初步設(shè)計(jì)。借助cfd數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)新設(shè)計(jì)方案進(jìn)行性能預(yù)測(cè)分析,以進(jìn)行流道的修改和優(yōu)化,最終達(dá)到該雙吸離心泵設(shè)計(jì)的性能要求。將最終設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行多工況的性能預(yù)測(cè),得到在可能運(yùn)行范圍內(nèi)的性能曲線(xiàn),并同原雙吸離心泵試驗(yàn)值相比較,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性。

通過(guò)fluent前處理軟件gambit對(duì)md40-6.3多級(jí)清水離心泵的導(dǎo)葉進(jìn)行三維建模,生成網(wǎng)格,利用fluent對(duì)設(shè)計(jì)工況下的三維紊流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算,得知:速度流經(jīng)擴(kuò)散段逐漸減小,壓力逐漸增大,從反導(dǎo)葉出口的速度值可以看出反導(dǎo)葉出口的速度大于下級(jí)葉輪進(jìn)口速度,且出口處產(chǎn)生了旋渦,并且在壓力圖上可以看到在出口區(qū)產(chǎn)生了一個(gè)低壓區(qū)等流動(dòng)特征.以此證明了此反導(dǎo)葉設(shè)計(jì)的不合理,為改進(jìn)其線(xiàn)型、軸間震度及葉片厚度的變化規(guī)律提供了依據(jù).

流體機(jī)械的設(shè)計(jì)方法和思想都來(lái)自于大量實(shí)驗(yàn),通過(guò)這樣的方法能夠得到較好的風(fēng)機(jī)基本技術(shù)參數(shù),但對(duì)通風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的認(rèn)識(shí)還有待于進(jìn)一步的研究。隨著流體力學(xué)理論,特別是計(jì)算流體力學(xué)(cfd)方法的發(fā)展,將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中的復(fù)雜、耗時(shí)的部分,可以用先進(jìn)的cfd技術(shù)代替,利用計(jì)算流體力學(xué)進(jìn)行數(shù)值模擬已逐步成為了解流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)狀況的重要手段。通過(guò)這種"數(shù)字仿真"可以充分認(rèn)識(shí)風(fēng)機(jī)內(nèi)流動(dòng)規(guī)律,從而為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了有效可靠的依據(jù),大大減少了實(shí)驗(yàn)的工作量和費(fèi)用。

采用simple算法、kε-ap模型和混合四面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格在笛卡爾坐標(biāo)系中對(duì)離心式污水泵內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出了污水泵內(nèi)固體顆粒的流動(dòng)規(guī)律以及固體顆粒的分布特征,為離心式污水泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論參考。

為了分析離心式水泵內(nèi)三維不可壓縮流體的相關(guān)特性,以便更好地利用其結(jié)果對(duì)離心式水泵進(jìn)行設(shè)計(jì)與修正,運(yùn)用cfdesign流體分析軟件,對(duì)離心式水泵內(nèi)三維不可壓縮湍流的流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了離心式水泵吸入室、渦室內(nèi)流體不同截面處的壓力及速度特性,并得到了泵的流量及揚(yáng)程值,其結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值達(dá)到了很好的吻合。

立式單級(jí)離心消防泵XBD系列

利用商業(yè)軟件fluent對(duì)離心式引風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,以n-s方程和rngk-ε模型為基礎(chǔ),采用拉格朗日顆粒軌道模型,得到離心式引風(fēng)機(jī)內(nèi)顆粒沉積情況,采用氣流吹掃方法,并比較不同吹掃速度下的吹掃效果,為解決顆粒沉積提供一定的參考。

與石油化工流程泵的選擇不同,離心式消防泵的選擇自成體系。涉外項(xiàng)目中的消防泵的設(shè)計(jì)和選擇要求遵守nfpa20標(biāo)準(zhǔn)。本文簡(jiǎn)要介紹消防泵及其驅(qū)動(dòng)機(jī)、控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和選用要求。

"以水滅火"是撲救森林火災(zāi)技術(shù)手段發(fā)展的趨勢(shì),便攜式森林消防泵作為實(shí)現(xiàn)以水滅火的重要設(shè)備占有舉足輕重的地位,研究研制適應(yīng)我國(guó)林區(qū)實(shí)情的便攜式森林消防泵具有十分重要的意義。本文介紹了便攜式森林消防泵的研究現(xiàn)狀,并對(duì)便攜式森林消防泵研究存在的問(wèn)題及對(duì)策進(jìn)行了探討,最后對(duì)便攜式森林消防泵的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

根據(jù)森林消防用泵的具體要求設(shè)計(jì)出一種高揚(yáng)程大轉(zhuǎn)速的森林消防泵,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了性能試驗(yàn),并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,結(jié)果證明:所設(shè)計(jì)的森林消防泵性能穩(wěn)定、體積小、效率高,具有很好的實(shí)用價(jià)值。

應(yīng)用matlab仿真模擬與試驗(yàn)的方法,研究了森林消防泵的性能特性。搭建水泵試驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了性能試驗(yàn),獲得了消防泵的性能特性曲線(xiàn)。同時(shí),采用matlab/simulink建立泵的仿真模型,分析了該森林消防泵的性能特性,并與試驗(yàn)結(jié)果相比較,二者吻合良好,驗(yàn)證了模型的正確性,具有經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性,對(duì)于森林消防泵后續(xù)的研發(fā)和生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。

???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6????????????2??????????????????????????????8?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????