空間導(dǎo)葉離心式潛水泵全三維流場的數(shù)值模擬

針對同一葉輪配不同導(dǎo)流器,通過試驗分析,探索提高潛水泵效率的途徑。以250qj125型潛水泵配兩種導(dǎo)流器為例,通過cfd數(shù)值計算,預(yù)測出潛水泵的性能,將解析法求得的潛水泵最佳工況點與模擬試驗結(jié)果進(jìn)行了比較,其結(jié)果較為吻合。經(jīng)對兩種導(dǎo)流器內(nèi)部的速度場和壓力場分析,提出了增加導(dǎo)流器長度、增大導(dǎo)葉片進(jìn)口沖角和壁角等方法可提高潛水泵的效率。

為了提升雙吸離心泵的性能,研究其內(nèi)部流動規(guī)律,采用rngk-ε方程湍流模型和標(biāo)準(zhǔn)simple算法對某一扭曲葉片雙吸離心泵全流道進(jìn)行了cfd分析,并與實驗值進(jìn)行比較。結(jié)果表明,該方法能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測出雙吸離心泵葉輪與蝸殼間及內(nèi)部的流動特性,所得結(jié)果對進(jìn)行雙吸離心泵的水力設(shè)計或改型優(yōu)化設(shè)計等研究具有重要的指導(dǎo)意義。

使用fluent軟件模擬計算具有長短葉片葉輪的離心泵的全三維流場。選用多重參考坐標(biāo)系及標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型,計算對包括導(dǎo)入管、葉輪、泵殼及出水管在內(nèi)的整個離心泵系統(tǒng)。計算結(jié)果表明,在大部分長短葉片的通道內(nèi),射流區(qū)偏向于葉片背面,尾跡區(qū)則位于葉片工作面出口附近。泵葉輪各通道的流量、流速及壓力等流動參數(shù)的分布表現(xiàn)出明顯的非對稱性,流動參數(shù)的大小與葉輪、泵殼的相對位置密切相關(guān)。將泵性能的預(yù)測值與實測值作了對比,以驗證計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本文使用fluent軟件選用多重參考坐標(biāo)系及標(biāo)準(zhǔn)κ-ε湍流模型,模擬計算具有長短葉片葉輪的離心泵的全三維流場,計算包括吸入管、葉輪、泵殼及出水管在內(nèi)的整個離心泵系統(tǒng)。計算結(jié)果顯示,在葉輪的大部分長短葉片的通道內(nèi),射流區(qū)偏向于葉片背面,尾跡區(qū)則位于葉片工作面出口附近。泵葉輪各通道的流量、流速及壓力等流動參數(shù)的分布表現(xiàn)出明顯的非對稱性,流動參數(shù)的數(shù)值大小與葉輪、泵殼的相對位置密切相關(guān)。本文還將泵性能的預(yù)測值與實測值作了對比以驗證計算結(jié)果。

選取工業(yè)中常用的df型多級離心泵作為研究對象,數(shù)值計算使用了fluent軟件及其rngk-ε湍流模型和多重參考坐標(biāo)系,實現(xiàn)了節(jié)段式多級離心泵任意一整級(包括葉輪導(dǎo)葉在內(nèi))的全三維流場的數(shù)值模擬。模擬結(jié)果顯示在葉輪出口與導(dǎo)葉入口銜接處,葉輪出流因受到導(dǎo)葉葉片頭部的阻擋干擾,導(dǎo)致局部流體逆葉輪旋轉(zhuǎn)方向運動。液流的靜壓值在正導(dǎo)葉出口附近達(dá)到泵級內(nèi)最大值,進(jìn)入反導(dǎo)葉后因沿程出現(xiàn)的水力損失靜壓值略有降低。計算結(jié)果得到了泵外特性實測值的驗證。

潛水?dāng)嚢铏C(jī)是污水處理的專用設(shè)備,目前對該攪拌器的檢驗、性能比較、優(yōu)化設(shè)計等方面的研究,采用的是試驗的方法,而應(yīng)用數(shù)值模擬軟件優(yōu)化潛水?dāng)嚢璧难芯亢苌?。?yīng)用cfd軟件,利用多重參考系法(mrf),對潛水?dāng)嚢铏C(jī)的三維流場進(jìn)行了數(shù)值模擬計算,分析并研究了潛水?dāng)嚢铏C(jī)的流態(tài)特性,計算了湍流狀態(tài)下潛水?dāng)嚢铏C(jī)的功率準(zhǔn)數(shù),并得到了功率曲線,為潛水?dāng)嚢铏C(jī)的實際工程應(yīng)用提供了參考依據(jù)。

針對離心污水泵內(nèi)固液兩相流動比較復(fù)雜的情況,用含沙水為工作介質(zhì),通過改變沙粒粒徑和含沙水顆粒濃度的方法,對小粒徑顆粒在離心污水泵內(nèi)的流動進(jìn)行了數(shù)值模擬。借助弄清內(nèi)流場的速度、壓力與顆粒分布,分析了粒徑大小對泵內(nèi)固體顆粒運動的影響和進(jìn)口初始顆粒濃度對泵內(nèi)壓力和固相分布的影響,得出壓力沿葉輪吸力面和壓力面的分布規(guī)律以及固體顆粒沿葉片吸力面和壓力面的分布規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上得出了離心污水泵葉輪的磨損特性。

在總結(jié)國內(nèi)優(yōu)秀水力模型基礎(chǔ)上提出15≤n_5≤36離心式潛水電泵設(shè)計方法。列舉n_5=15.8的成功水力設(shè)計實例。

利用fluent軟件和雷諾應(yīng)力模型(rsm)對裝有分流型芯管的導(dǎo)葉式旋風(fēng)管內(nèi)部三維強(qiáng)旋湍流流動進(jìn)行了數(shù)值模擬計算,尤其是將入口環(huán)形空間和芯管內(nèi)的氣相流場數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果進(jìn)行了對比。結(jié)果表明,數(shù)值模擬值與實驗值吻合較好。部分氣流通過芯管上的細(xì)長開縫進(jìn)入芯管,實現(xiàn)氣體的分流,通過兩股不同方向旋流的相互作用,使得芯管內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)速度降低。

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。

運用cfx流動軟件的滑移網(wǎng)格和標(biāo)準(zhǔn)的k-ε湍流模型對工業(yè)中常用的dl型多級沖壓離心泵整級進(jìn)行了全三維瞬態(tài)流場的數(shù)值模擬,分析泵內(nèi)葉輪與導(dǎo)葉間的動靜干擾問題。滑移網(wǎng)格分別設(shè)置在多級離心泵葉輪出口、固定導(dǎo)葉入口與泵內(nèi)流體之間的交互界面,對每個時間步求解流動方程。在任一個葉輪旋轉(zhuǎn)周期內(nèi),分析葉輪入口和出口的總壓值出現(xiàn)脈動信號頻率與葉輪葉片數(shù)的關(guān)系。分析了葉輪入口和出口處總壓波動的幅度。該三維非穩(wěn)態(tài)模擬結(jié)果為多級沖壓離心泵的水力優(yōu)化設(shè)計提供了依據(jù)。

利用fluent軟件,以三維時均n-s方程和標(biāo)準(zhǔn)兩方程湍流模型為基礎(chǔ),采用simple算法,對離心式通風(fēng)機(jī)內(nèi)部整機(jī)流場進(jìn)行了三維數(shù)值模擬并分析了其內(nèi)部流動特征。數(shù)值模擬結(jié)果顯示,離心式通風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場存在著明顯的不對稱性,各個葉輪流道的壓力和速度分布并不相同。最后利用五孔探針流場測試系統(tǒng)試驗臺,使用mgs通風(fēng)機(jī)實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)實驗驗證模擬流場的準(zhǔn)確性,并通過改變風(fēng)機(jī)的出口尺寸,對整體風(fēng)機(jī)的性能分析,為離心式通風(fēng)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計提供了依據(jù)。

利用有限元分析軟件數(shù)值求解不同工況下混流泵的內(nèi)部流場,了解前置導(dǎo)葉調(diào)節(jié)工況的基本規(guī)律,以改善混流泵在非設(shè)計工況運行時的水力性能。在葉輪葉片進(jìn)口部位讀取液流流入葉輪時絕對液流角、相對液流角、和絕對速度圓周分量的值,分析其隨前置導(dǎo)葉安放角改變而變化的規(guī)律。結(jié)果表明,葉輪進(jìn)口絕對液流角小于前置導(dǎo)葉安放角,流量越小相差的幅度越大;大流量工況下進(jìn)口預(yù)旋調(diào)節(jié)的效果比小流量工況更為明顯;在一定流量范圍內(nèi),通過進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)使得葉輪進(jìn)口液流滿足無沖擊進(jìn)口或者較小沖角進(jìn)口條件,可有效地改善混流泵在非設(shè)計工況的水力性能。

以hd400-160×2型石油化工流程泵首級雙吸式葉輪的設(shè)計參數(shù)為依據(jù),建立標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型,并通過simpl算法進(jìn)行速度壓力耦合對葉輪內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值模擬。得出了其壓力和速度的分布規(guī)律,揭示了其內(nèi)部流動的主要特征,獲得了與實際情況相符的流動細(xì)節(jié),由此可以對雙吸式葉輪內(nèi)的流場有定性的認(rèn)識。

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。

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。

利用目前最新的多尺度激光掃描技術(shù)手段獲取大型雙吸離心泵全方位的真三維數(shù)據(jù),建立雙吸離心泵的三維可視化模型。該技術(shù)在用于獲取復(fù)雜外形實體數(shù)據(jù)時比傳統(tǒng)測量方法更為精確和快速。泵的真三維模型數(shù)據(jù)成果,可用于泵的逆向工程建模獲取cad模型,進(jìn)行全方位立體三維展示和工業(yè)制造;還可通過對泵的過水部件的水體模型提取,進(jìn)行計算流體動力學(xué)(cfd)分析,用于泵水力結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。

離心泵是重要的船用機(jī)械配套設(shè)備，計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和功能強(qiáng)大的三維制圖軟件為構(gòu)造具有復(fù)雜曲面的離心泵蝸殼及葉輪流道提供了極大的便利。本文在逆向工程思想的指導(dǎo)下，結(jié)合三維激光掃描儀、相關(guān)點云處理軟件和三維cad軟件，精確地構(gòu)建出離心泵的三維模型。建立泵的三維水力模型，利用cfd方法分析其內(nèi)部流動現(xiàn)象和規(guī)律。將離心泵性能預(yù)測值與試驗值進(jìn)行比較，結(jié)果表明兩者符合的很好，為泵的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和性能提升打下了基礎(chǔ)。

本文系離心式清水泵葉輪葉片畫法的研究心得。文中闡述了水泵葉輪葉片形狀的兩種測繪方法,簡便適用,而且能夠保證水泵原有的效率。

利用cfd軟件fluent對多級導(dǎo)葉式清水離心泵的內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出了葉輪及導(dǎo)葉內(nèi)部流道的速度和壓力分布規(guī)律,并發(fā)現(xiàn)了葉輪進(jìn)口回流,出口的二次流動特征等葉輪內(nèi)部流動的細(xì)節(jié),導(dǎo)葉出口區(qū)產(chǎn)生了一個低壓區(qū)等流動特征。然后根據(jù)自編計算軟件利用計算得到的速度場數(shù)據(jù)計算出泵的揚程、功率、效率和流量之間的關(guān)系曲線,并與試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:在設(shè)計工況附近,預(yù)測值與試驗值吻合較好,在其它工況點,特別是小流量工況點,誤差較大。

我廠的污水分離池中含有有機(jī)溶劑和少量有毒氣體,池中的污水需送到水氣廠經(jīng)凈化處理變成企業(yè)合格污水才能排掉。原采用80y8-38型潛水離心泵(電功率15kw),排出池中污水。檢修該泵需用另泵將中污水抽干后始能進(jìn)行。尤其是在冬季,池中水溫為

采用有限體積法和非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格,以三維時均n-s方程和rngk-ε兩方程湍流模型為基礎(chǔ),采用simple算法,對多葉離心式通風(fēng)機(jī)內(nèi)部整機(jī)流場進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,給出了子午面和回轉(zhuǎn)面上的壓力和速度分布,揭示出多葉離心式通風(fēng)機(jī)內(nèi)一些重要的流動特征,并改變?nèi)~輪進(jìn)口安裝角進(jìn)行數(shù)值模擬,得出了性能的變化規(guī)律,為多葉離心式通風(fēng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。