CFD的多級離心式森林消防泵的流場模擬

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,實現(xiàn)了沖壓式多級離心泵任意一整級(包括葉輪、導(dǎo)葉及泵體)的全三維流場的數(shù)值模擬。通過分析沖壓泵內(nèi)流場的壓力分布和流速分布,計算出泵的特性曲線,并與實驗性能曲線進(jìn)行對比驗證,為沖壓泵的優(yōu)化設(shè)計提供參考。

目的應(yīng)用專業(yè)計算流體動力學(xué)（computationalfluiddynamics，cfd）分析軟件fluent，對一種具有長短葉片的sarns離心式血泵的內(nèi)部流場進(jìn)行三維數(shù)值模擬。方法利用solidworks軟件對sams型血泵進(jìn)行三維建模，然后對所建模型網(wǎng)格處理，通過選取標(biāo)準(zhǔn)，κ-ε湍流模型和simple算法，具體分析了內(nèi)部流動狀態(tài)、壓力分布、壁面剪切力等流場特性。結(jié)果結(jié)果表明，該離心泵內(nèi)部流場分布較不勻，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，但暴露時間極短，基本滿足血液生理要求。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)計方法。運用fluent軟件對設(shè)計的樣泵進(jìn)行了數(shù)值模擬,計算結(jié)果表明,泵內(nèi)部流動穩(wěn)定,靜壓分布合理,湍動能小且分布均勻。設(shè)計的樣泵性能曲線平坦,高效區(qū)寬,效率高,滿足了消防泵的特殊性能要求。通過對比試驗討論了分流葉片和喉部面積對消防泵性能的影響,試驗結(jié)果表明:分流葉片可以有效地控制軸向旋渦,提高泵的揚程和效率;增大喉部面積有利于獲得平坦的性能曲線,同時可以擴(kuò)大高效區(qū)范圍和提高最高效率。

針對bjl5多級消防離心泵軸向力不平衡的問題設(shè)計了平衡盤裝置,并優(yōu)化了平衡盤的各個基本參數(shù)。應(yīng)用計算流體力學(xué)(cfd)對平衡裝置內(nèi)的壓力分布及液體流速進(jìn)行了數(shù)值模擬計算,分析平衡間隙對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。

多級離心消防泵XBD-DN系列

結(jié)合國內(nèi)某離心風(fēng)機(jī),在分析其結(jié)構(gòu)特點性能的基礎(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)后運行狀態(tài),分析了風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場情況以及雙出風(fēng)口空氣流動情況并得出了結(jié)論。

離心式消防泵在運行過程中常常會因各種故障而影響其正常運轉(zhuǎn),甚至不能實現(xiàn)水、泡沫等滅火劑的供給。因此,提高離心式消防泵運行的可靠性是緊急狀態(tài)下保證火場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程中的常見故障,給出了離心式消防泵故障的快速診斷方法,并有針對性地提出了預(yù)防和處置離心式消防泵故障的措施。

對一種典型的離心式通風(fēng)機(jī)進(jìn)行了整機(jī)內(nèi)部流場的數(shù)值模擬,通過劃分計算區(qū)域、選擇合適的計算網(wǎng)格、采用合理的湍流模型和邊界條件等方面的處理,得到了一種計算值與試驗值相當(dāng)吻合的一種數(shù)值模擬方法。在此基礎(chǔ)上對計算結(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雙吸式離心泵為研究對象,基于雷諾時均n-s方程,采用sstk-ω湍流模型,壓力速度耦合使用simplec計算,對泵內(nèi)部流動進(jìn)行了三維定常全流場湍流數(shù)值模擬,得到不同工況下該泵內(nèi)部流動的速度矢量圖等流場信息.在對其內(nèi)部流動規(guī)律進(jìn)行了定性分析的基礎(chǔ)上,預(yù)測了泵的性能,并與現(xiàn)場測試結(jié)果進(jìn)行了對比分析.分析結(jié)果表明:首級葉輪首級壓水室以及次級葉輪次級壓水室內(nèi)流動較均勻；由于過渡流道的結(jié)構(gòu)特點以及流動慣性,流體在首級壓水室進(jìn)入過渡流道時,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)測揚程值與現(xiàn)場測試揚程吻合較好,預(yù)測揚程最大誤差為2.7％,而預(yù)測的流量-水力效率曲線與現(xiàn)場測試流量-機(jī)組效率曲線變化趨勢一致.水泵內(nèi)部流動的數(shù)值模擬可為工程中泵設(shè)計階段的性能預(yù)測和結(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。借助cfd數(shù)值模擬技術(shù)對新設(shè)計方案進(jìn)行性能預(yù)測分析,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)計的性能要求。將最終設(shè)計結(jié)果進(jìn)行多工況的性能預(yù)測,得到在可能運行范圍內(nèi)的性能曲線,并同原雙吸離心泵試驗值相比較,驗證了設(shè)計結(jié)果的可靠性。

通過fluent前處理軟件gambit對md40-6.3多級清水離心泵的導(dǎo)葉進(jìn)行三維建模,生成網(wǎng)格,利用fluent對設(shè)計工況下的三維紊流場進(jìn)行了計算,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)生了一個低壓區(qū)等流動特征.以此證明了此反導(dǎo)葉設(shè)計的不合理,為改進(jìn)其線型、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)計方法和思想都來自于大量實驗,通過這樣的方法能夠得到較好的風(fēng)機(jī)基本技術(shù)參數(shù),但對通風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場的認(rèn)識還有待于進(jìn)一步的研究。隨著流體力學(xué)理論,特別是計算流體力學(xué)(cfd)方法的發(fā)展,將傳統(tǒng)設(shè)計模式中的復(fù)雜、耗時的部分,可以用先進(jìn)的cfd技術(shù)代替,利用計算流體力學(xué)進(jìn)行數(shù)值模擬已逐步成為了解流體機(jī)械內(nèi)部流動狀況的重要手段。通過這種"數(shù)字仿真"可以充分認(rèn)識風(fēng)機(jī)內(nèi)流動規(guī)律,從而為改進(jìn)設(shè)計提供了有效可靠的依據(jù),大大減少了實驗的工作量和費用。

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)系中對離心式污水泵內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出了污水泵內(nèi)固體顆粒的流動規(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)果對離心式水泵進(jìn)行設(shè)計與修正,運用cfdesign流體分析軟件,對離心式水泵內(nèi)三維不可壓縮湍流的流動進(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程值,其結(jié)果與實驗值達(dá)到了很好的吻合。

立式單級離心消防泵XBD系列

利用商業(yè)軟件fluent對離心式引風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場進(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。涉外項目中的消防泵的設(shè)計和選擇要求遵守nfpa20標(biāo)準(zhǔn)。本文簡要介紹消防泵及其驅(qū)動機(jī)、控制系統(tǒng)的特點和選用要求。

"以水滅火"是撲救森林火災(zāi)技術(shù)手段發(fā)展的趨勢,便攜式森林消防泵作為實現(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)我國林區(qū)實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,并對便攜式森林消防泵研究存在的問題及對策進(jìn)行了探討,最后對便攜式森林消防泵的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

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

應(yīng)用matlab仿真模擬與試驗的方法,研究了森林消防泵的性能特性。搭建水泵試驗平臺,進(jìn)行了性能試驗,獲得了消防泵的性能特性曲線。同時,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,并與試驗結(jié)果相比較,二者吻合良好,驗證了模型的正確性,具有經(jīng)濟(jì)性和實用性,對于森林消防泵后續(xù)的研發(fā)和生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。

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