主冷卻劑泵三維流場數(shù)值模擬與分析

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)機內(nèi)部整機流場進行了三維數(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)機的出口尺寸,對整體風(fēng)機的性能分析,為離心式通風(fēng)機的優(yōu)化設(shè)計提供了依據(jù)。

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。

深圳地鐵大—科區(qū)間預(yù)留2#接口線隧道是一個結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜的洞群系統(tǒng)工程。由于地質(zhì)條件差,且周圍環(huán)境條件限制嚴(yán)格,施工難度和風(fēng)險極大,因此,對該工程進行了施工優(yōu)化分析,建立了復(fù)雜的三維彈塑性有限元計算模型,并對該工程的施工過程進行了三維動態(tài)仿真分析,從理論上探討了所擬定的施工方案的合理性和可行性,并取得了一些有意義的成果,為該工程的順利施工提供了依據(jù)和指導(dǎo)。工程實踐表明,理論分析結(jié)果是合理可靠的。

深圳地鐵大～科區(qū)間渡線隧道工程是一個結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜的洞群系統(tǒng)工程,由于地質(zhì)條件差且周圍環(huán)境條件限制嚴(yán)格,施工難度和風(fēng)險極大。對該工程進行了施工優(yōu)化分析,建立了復(fù)雜的三維有限元計算模型,并對該工程的施工過程進行了三維彈塑性仿真分析,取得了一些有意義的成果。工程實踐表明,分析結(jié)果是合理的

潛水?dāng)嚢铏C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的三維流場進行了數(shù)值模擬計算,分析并研究了潛水?dāng)嚢铏C的流態(tài)特性,計算了湍流狀態(tài)下潛水?dāng)嚢铏C的功率準(zhǔn)數(shù),并得到了功率曲線,為潛水?dāng)嚢铏C的實際工程應(yīng)用提供了參考依據(jù)。

通過建立基于rng湍流模型的三維數(shù)值模型,對某循環(huán)水泵房前池和流道進行了數(shù)值模擬,重點對穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)的水力特性進行了分析研究。結(jié)果表明:正常運行水位下,各工況的水泵喉部流速偏差均小于10%,能保證水泵安全穩(wěn)定地運行。但在最低運行水位下,吸水池內(nèi)渦量較大,為此提出了設(shè)置消渦胸墻的優(yōu)化方案。兩臺水泵同時事故停泵時,會造成循環(huán)水泵房的暫時性溢流,可將泵房內(nèi)人孔移至泵房外且運行水位降低0.30m;兩臺水泵同時啟動時,前池水位降低最大,但最小淹沒深度仍能滿足水泵的安全運行要求。

本文以某抽水蓄能電站為例,建立整體滲流場三維模型,運用該模型對該電站上下庫庫盆及地下廠房采用的防滲方案進行計算分析與評價,為類似工程設(shè)計提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。

為了防止和消除雙向流道泵裝置進水流道內(nèi)的漩渦和渦帶,確保水泵機組的安全運行,在雙向進水流道底部泵進口下方加設(shè)曲線導(dǎo)流墩。通過cfd軟件對設(shè)導(dǎo)流墩的雙向流道泵裝置內(nèi)部流動進行數(shù)值模擬,獲得泵裝置內(nèi)部的三維流動速度場,并預(yù)測了泵裝置的性能。結(jié)合模型泵裝置試驗的內(nèi)外特性,著重研究了雙向進水流道的出口流速分布及其對泵裝置性能的影響。計算結(jié)果表明加設(shè)導(dǎo)流墩的雙向進水流道出口斷面流速分布較為均勻,流速均勻度達到93%,滿足水泵運行的需要;裝置性能良好,最優(yōu)工況點的裝置效率為68.89%。模型試驗觀測顯示導(dǎo)流墩的設(shè)置有效地防止水泵進口下方渦帶的產(chǎn)生,在各種試驗工況下進水流道內(nèi)均未發(fā)現(xiàn)渦帶,水泵運轉(zhuǎn)平穩(wěn)無振動,可保證機組安全可靠運行。比較進水流道出口流速分布的計算結(jié)果與模型試驗結(jié)果,二者在總體結(jié)構(gòu)上相近,數(shù)值模擬對泵裝置性能預(yù)測結(jié)果在最優(yōu)工況點與試驗結(jié)果基本吻合。

對cb80-65-125型船用冷卻泵建立三維物理模型,采用fluent提供的標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型,simplec算法,模擬分析了泵14個工況點的內(nèi)部流場,預(yù)測出性能變化情況,與試驗結(jié)果相比較,得出各個性能參數(shù)的誤差值;分析了設(shè)計工況下葉片背面,工作面和z=0平面靜壓和相對速度分布情況。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),cfd技術(shù)能夠預(yù)測出揚程和效率的變化情況,流量在0.38q~q時結(jié)果比較準(zhǔn)確,最佳工況點在1.2q,與試驗結(jié)果誤差較小。在0~0.38q及q~1.35q時模擬結(jié)果的誤差比較大,但0~q內(nèi)誤差值在8%以內(nèi)。靜壓和相對速度分布情況與理論相符。cfd技術(shù)在泵設(shè)計階段初步預(yù)測其性能的優(yōu)劣,為泵的設(shè)計提供理論依據(jù)。

冷卻劑泵 一概述 冷卻劑泵的功能 反應(yīng)堆冷卻劑泵，簡稱主泵，其主要功能是使一回路冷卻劑形成強迫循環(huán)，從而把反應(yīng)堆中產(chǎn) 生的熱量傳送至蒸汽發(fā)生器，以產(chǎn)生蒸汽，推動汽輪機做功。它是壓水堆核電站的關(guān)鍵設(shè)備之 一，也是反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)中唯一的回轉(zhuǎn)機械設(shè)備。 冷卻劑泵的基本要求 a.能夠長期在無人維護條件下安全可靠的工作 b.便于維修，輔助系統(tǒng)簡單 c.主泵轉(zhuǎn)動組件能提供足夠轉(zhuǎn)動慣量，以便在全廠斷電情況下，利用主泵惰性提供足夠冷卻劑 流量，使反應(yīng)堆堆芯得到適當(dāng)?shù)睦鋮s d.過流零部件表面采用奧氏體不銹鋼，或者其它同等耐腐蝕材料 e.帶放射性的冷卻劑泄漏要盡量少 冷卻劑泵的分類 a.密封泵，也稱屏蔽泵或無填料泵，泵的葉輪和電機轉(zhuǎn)子連成一體，并裝在同一密封殼體內(nèi)， 消除了冷卻劑外漏的可能性，密封性能非常好 b.立式單級離心泵，泵的電動機與水泵泵體分開組裝，中間以短軸相接。能基本保證一回路與 環(huán)境的密

應(yīng)用商業(yè)軟件fluent6.2對600mw超臨界汽輪機組的調(diào)節(jié)閥流場進行了全三維流動分析。利用ug實體建模軟件對調(diào)節(jié)閥進行三維成型,通過gambit網(wǎng)格劃分軟件對區(qū)域進行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分。在三維數(shù)值計算中,模擬分析了調(diào)節(jié)閥在100%、50%和30%三個工況開度下的流場特性。計算結(jié)果表明,由閥碟與閥座組成的環(huán)型通道是決定調(diào)節(jié)閥的主控通流能力、流場特性和穩(wěn)定性三項氣動性能的關(guān)鍵部位。文中所研究的調(diào)節(jié)閥的閥碟采用了內(nèi)凹型設(shè)計,汽流自喉部噴射后,迅速脫離閥碟,并在閥座的曲線收斂段形成附著流,避免了流經(jīng)閥碟表面的周向流體的過早摻混帶來的能量損失。閥碟獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計使得調(diào)節(jié)閥在各種工況開度下有著較穩(wěn)定的流動狀態(tài)。

采用計算流體力學(xué)的方法,對雙層六直葉渦輪槳、雙層六斜葉渦輪槳以及雙層六直斜葉交替渦輪槳攪拌槽流場進行研究。利用laminar層流模型對其在甘油與水的混合物中產(chǎn)生的流場進行數(shù)值計算,得到三種不同結(jié)構(gòu)形式的雙層槳以恒轉(zhuǎn)速200r/min在攪拌槽內(nèi)轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的流場結(jié)構(gòu),對比分析軸向、徑向和周向的速度矢量圖、速度云圖以及速度分布曲線,為層流攪拌槽的設(shè)計和實際應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

利用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程湍流模型,采用vof法追蹤自由水面,應(yīng)用瞬態(tài)piso算法求解壓力速度耦合的方法,采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格并在溢流壩頂進行網(wǎng)格加密,模擬計算了七孔溢洪道流場的三維水力特性,得到了設(shè)計工況的泄流能力、水面曲線、速度場。通過物理模型試驗驗證,兩者結(jié)果吻合較好。

運用fluent軟件,采取多重參考系法(mrf)和標(biāo)準(zhǔn)k-ε紊流模型對攪拌槽在水中產(chǎn)生的流場進行數(shù)值模擬,分析了槳葉高度和轉(zhuǎn)速對三維流場的影響,并對其宏觀流動特性和時均速度分布進行詳細(xì)對比分析。結(jié)果表明,當(dāng)上槳葉高度為1200mm、轉(zhuǎn)速為1909r/min(200rad/s)時,攪拌效果最佳。

結(jié)合生產(chǎn)實際,針對大口徑蝶閥,運用商用流體計算軟件fluent,對其不同開度情況下的流場形式進行了三維數(shù)值模擬分析。特別是根據(jù)分析結(jié)果對大口徑蝶閥結(jié)構(gòu)進行了相應(yīng)的改進。分析表明,改進后的蝶閥性能明顯提高,流阻系數(shù)明顯降低,對閥門優(yōu)化設(shè)計有著積極的借鑒作用。

結(jié)合生產(chǎn)實際,針對大口徑蝶閥,運用商用流體計算軟件fluent,對其不同開度情況下的流場形式進行了三維數(shù)值模擬分析。特別是根據(jù)分析結(jié)果對大口徑蝶閥結(jié)構(gòu)上進行了相應(yīng)的改進。進一步分析表明,改進后的蝶閥性能明顯提高,流阻系數(shù)明顯降低。對今后的閥門優(yōu)化設(shè)計有積極的借鑒作用。

隧道施工過程的應(yīng)力和位移的變化是施工中十分關(guān)注的問題,目前對于這一問題數(shù)值模擬分析多基于簡化的平面應(yīng)變問題進行模擬,由于平面應(yīng)變問題的特點決定了,采用此種方法無法反映隧道施工過程中的空間力學(xué)效應(yīng)。該文結(jié)合上坡雙連拱隧道,對隧道的施工過程進行了三維數(shù)值模擬,得出一些有益的結(jié)論,這些結(jié)論可以作為理論研究和施工實踐的參考。

主冷卻劑泵在全壓啟動時,電機會產(chǎn)生很大的啟動電流,而變頻啟動方式可以有效降低主冷卻劑泵電機啟動電流。本文建立了主冷卻劑泵電機電磁轉(zhuǎn)矩、電流數(shù)學(xué)模型,對主冷卻劑泵的啟動特性進行了研究。仿真結(jié)果表明,變頻啟動有效降低了主冷卻泵電機的啟動電流峰值,啟動電流的峰值隨著變頻時間的增加而減小。

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行了cfd分析,并與實驗值進行比較。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。

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。

為評價游泳館空調(diào)方案的氣流組織設(shè)計,用k-ε模型對某游泳館空調(diào)室內(nèi)空氣三維紊流流場進行了模擬,預(yù)測了游泳館內(nèi)的速度場、溫度場。對模擬結(jié)果進行了分析與研究,表明cfd模擬可以為游泳館空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計提供依據(jù)。

針對某在建核電站三級循環(huán)給水混流泵在多工況下高效率運行的要求,基于雷諾時均n-s方程、標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型和simple算法,對葉輪及蝸殼內(nèi)部流場進行數(shù)值模擬,并預(yù)測其性能曲線.在清水實驗臺上進行性能測試,實驗結(jié)果表明數(shù)值計算與試驗結(jié)果吻合較好,但數(shù)值模擬和試驗結(jié)果均顯示該樣機效率不達標(biāo),可以通過增大蝸殼斷面面積以及減小葉片進口沖角進一步提高整機效率.