一、离心泵性能实验数据处理技术研究(论文文献综述)
刘玉文[1](2021)在《非均匀入流对离心泵性能的影响及优化研究》文中指出离心泵广泛应用于多个行业中,其运行稳定性对整个泵系统而言至关重要,在设计离心泵叶轮时,一般都假设其进口入流是均匀的,但在某些特殊的场合,叶轮进口会出现非均匀入流,导致水力损失增加、性能下降;特别是偏离设计工况时,非均匀入流会加剧速度剪切、流动分离等引起回流,导致压力脉动增加,甚至会引发泵组共振,造成严重的后果。本文研究了弯管入流对单吸离心泵水力性能和压力脉动的影响,提出了增设进口导叶来抑制非均匀入流的方法,并重点探究了不同导叶参数对抑制效果的影响。主要研究内容和结论如下:研究了弯管角度对离心泵水力性能和内部流动特性的影响规律。发现弯管入流会导致离心泵扬程和效率下降,且随着弯管角度的增大外特性进一步降低;弯管入流还会使得进口管内外侧压差变大,流动不均匀性增强,弯管内侧出现了明显的漩涡和低速区,叶片进口的撞击损失增大,叶轮内湍动能增大并形成堵塞,载荷降低,做功能力下降;另外离心泵进口压力脉动增强,蜗壳周向不同位置测点的压力脉动均增大,尤其是隔舌位置处的压力脉动幅值增加最为明显。为改善非均匀入流对离心泵性能的影响,提出增设进口导叶来抑制非均匀入流的方法,并研究了不同类型进口导叶对非均匀入流的抑制机理。随着流量的减小离心泵进口管内的不均匀度增大,进口管内的回流强度增强,叶轮的性能下降;增设进口导叶能够抑制小流量工况下进口管内的回流,使来流能够更加平稳的进入叶轮,改善叶轮进口的不均匀性,降低叶轮内的高湍动能区域;相对于直导叶而言,翼型导叶能更有效的改善非均匀入流。研究了导叶安装角、厚度和叶片数对小流量工况下非均匀入流的改善效果。发现合理的安装角度能够使得流道内靠近叶片压力面的高湍动能区域减小,叶片压力面的压力增大,从而使叶片载荷提高;不同的叶片厚度主要通过影响叶轮进口的回流使流道内的低速区域和高湍动能区域发生改变;叶片数通过改变进口管内的回流来改变叶轮进口截面的不均匀度,进而影响叶轮内流动。采用试验设计的方法研究了翼型导叶三个参数之间交互作用对离心泵性能的影响,发现安装角度为45°、叶片数为4、叶片厚度为2.0mm的翼型最优。与无导叶情况相比,添加翼型进口导叶后改变了叶轮进出口的环量差,提高叶轮叶片的做功能力,减小进口管和叶轮内的压力脉动幅值。
李晨昊[2](2021)在《入口含气率对混输泵性能及内部气液两相分布形态影响机理研究》文中研究表明随着国家经济和工业高速发展对能源的需求与日俱增,化石能源开采逐渐向深海油气资源迈进,多相混输泵成为将海洋油气资源输送至陆上的重要生产设备。但由于海洋工作环境和输送介质的特殊性,导致混输泵内部流态极其复杂,同时泵的性能受含气率影响巨大,极端工况下甚至威胁混输泵机组的安全稳定运行,造成不可估量的损失。本文以自主研发的多相混输泵为研究对象,建立多相混输泵实验测试系统,开展了混输泵气液两相瞬态流动特性研究,采用数值模拟与试验相结合的方式,探究了不同含气率工况下混输泵的气液两相流动特性和水动力学特性。主要研究内容和结论如下:针对低比转速多相混输泵的理论设计落后和高含气率条件下性能较差的问题。通过优化混输泵叶轮结构设计和动静连接形式的方法,确定了叶轮和扩压器几何参数。结合数值模拟结果和气液两相流试验结果,分析了叶片几何参数与混输泵性能之间的关系,完成了混输泵模型的开发和样机的研制。在纯液工况和变含气率工况下对多相混输泵进行试验研究,结果表明:在纯液和气液两相工况下,混输泵的性能满足设计要求,建立了含气率与混输泵扬程的关联关系,并阐明了试验结果与数值模拟结果存在误差的原因;研究了转速对混输泵增压性能影响,结果显示增加转速可以有效的提高混输泵的增压能力,但随着含气率的上升,增加转速对于提高混输泵增压能力有限。通过对三级混输泵全流道数值模拟,明确了多级混输泵内部瞬态流动特性变化过程。分析了纯液工况和气液两相流工况下,叶轮进出口处相对叶流角的变化规律,同时,明确了混输泵扬程和效率随含气率改变的变化规律。通过对叶轮和扩压器内部压力脉动特性分析,揭示了混输泵增压单元内压力脉动主频幅与值含气率之间的关联关系。在额定流量工况下,揭示了叶轮和扩压器上瞬态轴向力随含气率的变化过程,建立了平均轴向力与含气率之间的函数关系,为混输泵安全稳定运行提供—定参考。分析混输泵内部相态分布规律和气团形态变化过程,建立了含气率与液相流场参数及叶片荷载之间的关联关系,揭示了混输泵内流动特性发生复杂变化的根本原因。在变流量和含气量时,气相体积分数在动静干涉区域内变化剧烈,这导致导流腔连接段和扩压器内水力损失增加,但增加液相流量可有效改善导流腔内气液两相流动状态,减小水力损失。通过分析流量和含气率变化对叶轮叶片表面压力和流动轨迹的影响,阐明了气液两相流时叶轮内的压力变化规律和叶片表面流动轨迹演化过程,进而明确了混输泵内部瞬态流动特性演变规律。
郭宝[3](2021)在《不同结构对低比转速离心泵空化抑制的研究》文中认为离心泵在国民经济中有着重要作用,离心泵内一直存在着空化现象,空化不仅降低离心泵的扬程和效率,还会影响离心泵内部瞬态特性进而诱发振动和噪声。离心泵内空化的抑制一直是学术界的研究热点,了解离心泵内空化机理并探索抑制方法在学术研究和工程应用中都具有极其重要的意义。本文采用实验研究和数值计算相结合的方法,探索了一台比转速ns=32的低比转速离心泵的空化抑制方法。研究过程中比较了模拟值与实验值,证明了数值计算中采用的SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型具有良好的适用性,采用数值计算的方法观察到了离心泵内部空化发展的过程,进而深入的了解离心泵空化机理,在此基础上提出了三种抑制离心泵内空化发展的方法。在本文的第一部分,介绍了离心泵水力模型,进行了离心泵可视化实验,详细介绍了离心泵可视化实验台的相关装置、离心泵可视化实验方案以及实验完成后的数据处理过程,得到了离心泵外特性曲线和空化特性曲线。在本文的第二部分,使用Proe5.0软件对计算域进行了三维建模,采用ICEM15.0软件对计算域进行了网格划分,并进行了网格无关性验证,从而排除了网格数量对计算结果的影响。详细介绍了数值计算中的边界条件和求解设置,采用修正的SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型对离心泵进行了数值计算,比较了外特性和空化特性模拟值与实验值,证明了SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型在本研究中的适用性。通过数值方法预测了离心泵内空化发展过程,空化最先发生在叶片吸力面进口边,随着空化的发展,叶轮流道内的空泡体积不断增大,低压区由进口向出口处不断延伸,叶轮进口附近的压力脉动主频幅值随着空化的发展越来越小,叶轮流道内其他位置处的压力脉动主频幅值随着空化的发展越来越大。在本文的第三部分,探索了叶片压力面布置仿生凸起结构、叶片压力面和吸力面同时布置障碍物以及叶片吸力面布置仿生凹凸结构对离心泵空化发展的抑制作用。叶片布置仿生凸起结构后,离心泵扬程、效率均有小幅下降,仿生凸起结构增大了叶片表面粗糙度,减小了相同空化数下叶轮流道内的空泡体积、湍动能,当空化数σ=1.42时仿生凸起结构对离心泵内空化抑制效果最佳,此时叶轮流道内空泡体积减少量为57.9%。叶片压力面和吸力面同时布置障碍物后,离心泵扬程、效率小幅下降,障碍物有效阻挡了回射流,减少了相同空化数下叶轮流道内的空泡体积、湍动能,当空化数σ=1.42时障碍物对离心泵内空化发展的抑制效果最好,此时叶轮流道内空泡体积减少量为53.6%。叶片吸力面布置仿生凹凸结构后,离心泵扬程效率均出现小幅下降,仿生凹凸结构增大了叶片表面粗糙度,诱发了叶片壁面附近相对高压区,有效抑制了叶轮内空泡体积的增长,当空化数σ=0.82时,仿生凹凸结构对离心泵内空化的抑制效果最佳,此时叶轮流道内空泡体积减少量为51%。
李清华[4](2021)在《离心泵叶片前缘粗糙带空化特性的研究》文中研究说明近年来我国离心泵需求的快速增长和离心泵产能的巨大增加,市场对离心泵的性能要求越来越高,其中空化是一个难以避免的重要问题。一旦离心泵运行过程中发生较为严重的空化,聚集的空泡会堵塞流道对离心泵的水力性能带来严重影响,空泡溃灭会对叶轮壁面产生空蚀造成叶轮工作失效,并且空泡溃灭带来的振动和噪声会影响整个系统的稳定性。因此研究空化机理和探寻空化控制策略具有重要的应用价值。空泡首先出现在离心泵叶片前缘附近,叶片前缘处的粗糙程度对流体流动产生重要影响。本文采用数值模拟方法,研究了在叶片吸力面前缘布置不同粗糙带方案对一低比转速离心泵空化特性和离心泵外特性、压力、湍动能和压力脉动等方面的影响。本文的主要内容和创新成果如下:(1)本文首先概括介绍了空化的基本理论和空化研究方法;总结整理了翼型、离心泵和轴流泵空化控制研究现状,其中离心泵的空化控制主要分为以下三种思路:适当提高进口压力进而减弱空化的发生;对影响空化性能的基本几何参数进行优化;以原型泵叶轮等结构为基础,通过改变部分结构特征来控制空化流动;本文也总结了表面粗糙度和粗糙带相关的研究。(2)介绍了数值方法求解的基本方程和几种湍流与空化模型。详细说明了离心泵试验平台,并完成了离心泵水力性能试验和空化性能试验。对离心泵进行了外特性和空化流动数值计算。离心泵模拟得到的扬程曲线和效率曲线与试验值吻合较好,扬程的模拟值与试验值最大误差为4.8%,效率的模拟值与试验值最大误差为4.7%,均在允许的范围内。空化特性的模拟曲线和实验曲线基本一致,验证了数值模拟方法的可靠性。(3)通过对0.3mm、0.5mm和0.9mm三种高度下半圆弧和矩形两种不同横截面形状的粗糙带方案进行空化数值模拟研究表明:合理高度下,两种横截面形状的粗糙带方案均可抑制空化。这是因为大部分空泡主要出现在叶片吸力面前缘,布置的粗糙带降低了粗糙带前端附近的流体流速,通过损失部分速度提高了该区域的压力,缩减了空泡发生的范围。并且粗糙带可以改善叶轮内的湍动能分布,促使较高湍动能分布区域更加靠近进口方向,使层流向湍流的转捩提前实现,有利于抑制空泡。从空化特性来看,半圆弧粗糙带要优于矩形粗糙带。在空化数σ=0.84时,半圆弧对叶轮内空泡体积的减小量比矩形粗糙带要小,但是对速度和扬程的损失程度也相对较小,而矩形横截面的粗糙带对于叶轮内空泡体积的减小量要大,但是对速度和扬程的损失程度也较大;空化数降低到σ=0.24时,整体来看,半圆弧粗糙带对空泡体积的减小量要好于矩形粗糙带,其中粗糙带高度为0.5mm下的半圆弧粗糙带对空泡体积的抑制效果最好,粗糙带高度为0.9mm下矩形横截面粗糙带则增长了空泡体积。(4)通过对半圆弧和矩形两种粗糙带横截面形状下的0.3mm、0.5mm和0.9mm三种不同粗糙带高度方案进行空化数值模拟研究发现:空化数为σ=0.84时,随着高度从0.3mm增加到0.9mm,粗糙带对叶轮内空泡体积的抑制变得更加有效;空化数降低到σ=0.24下,对于半圆弧粗糙带,粗糙带高度从0.3mm增加到0.5mm,抑制效果有较小幅度地增加,粗糙带高度从0.5mm增加到0.9mm,抑制情况变差。对于矩形粗糙带,随着粗糙带高度的增加,抑制效果逐渐变差,以至于在粗糙带高度为0.9mm时,加剧了叶轮内的空泡体积的增长。这是因为空化数为σ=0.84时,高度的增加有利于减弱流体速度,提高压力。空化数降低到σ=0.24时,半圆弧粗糙带随着高度的增加,对流体的流动状态影响较弱,而矩形粗糙带随着高度的增加,使层流向湍流的转捩越晚实现,这不利于抑制空化。(5)通过对0.3mm、0.5mm两种不同粗糙带高度方案下3mm、9mm和15mm三种不同长度横截面为半圆弧粗糙带方案进行空化数值模拟研究表明:空化数为σ=0.84时,粗糙带在3mm、9mm和15mm三种不同长度下,随着长度值的变大,对空泡的抑制效果稍稍减弱;空化数降低到σ=0.24下,增加粗糙带长度,对空泡体积的抑制效果有小幅度改善。这是因为空化发展较弱时,粗糙带前部分起到了对空化的抑制作用,粗糙带较长,对后面的干扰也就较大,不利于空化的抑制。而随着空化的深入发展,粗糙带越长对空泡体积的控制范围和抑制能力越强。
亢艳东[5](2021)在《不同障碍物结构对离心泵空化性能影响的研究》文中进行了进一步梳理离心泵内空化主要发生在叶轮叶片前缘且前缘空化是导致离心泵水力性能下降的起源。虽然在空化初生阶段离心泵的外特性性能受空化影响较小,然而如果离心泵在这个阶段长期运行,必然会对叶轮叶片的进口边产生很大的空蚀破坏。为了抑制离心泵内空化现象的发生,本文以一台低比转速离心泵为研究对象,通过实验测试与数值模拟相结合的方式研究在离心泵叶片吸力面前缘处布置单个障碍物、不连续障碍物及横向障碍物三种不同结构后对离心泵空化初生性能的影响,对比得出对离心泵空化初生抑制效果较好的结构。在确定对离心泵空化初生抑制效果较好结构的前提下,改变障碍物几何参数,包括障碍物的位置与截面尺寸,分析得出抑制离心泵空化初生障碍物的最优参数。本文研究的主要内容和结果如下:(1)介绍了空化的基本理论概念以及研究空化的三种方法,总结介绍了近年来对于离心泵空化与空化控制的研究进展;总结介绍了湍流的数值计算方法而且对湍流模型进行了修正,通过修正粘性系数来改善常规湍流模型在空化发生区域对汽液混合相粘性的过度预测,从而提高对离心泵空化性能的预测精度;总结介绍了目前仿真软件中可以调用的空化模型以及各个模型的适用条件。(2)在离心泵闭式试验台上进行了离心泵的外特性试验,同时对该低比转速离心泵进行全流道非定常数值模拟,模拟值与试验值吻合较好,验证了数值模拟的可靠性;在设计流量Q=8.6m3/h工况点下进行离心泵的空化试验,空化性能模拟曲线与试验曲线变化趋势基本一致,验证了空化模型的可行性。(3)在离心泵叶片吸力面前缘处布置了单个障碍物、不连续障碍物及横向障碍物三种不同的结构,分析这三种不同障碍物结构对离心泵空化初生性能的影响。结果表明:布置三种障碍物结构对离心泵的外特性性能影响较小,三种障碍物结构均能提高离心泵的空化性能。其中,布置横向障碍物叶轮内低压分布范围减小的最为明显,空泡体积减少的最多,抑制空化效果最好。(4)在得出对离心泵空化初生抑制效果较好结构为横向障碍物的基础上,以布置横向障碍物结构离心泵为研究对象,改变障碍物几何参数,研究障碍物的位置与截面尺寸对离心泵空化性能的影响。分别对障碍物位于叶轮半径30%、40%、50%处以及障碍物截面形状为0.5mm×0.5mm、1mm×1mm、2mm×2mm矩形的离心泵进行非定常数值计算。结果表明:位于叶轮半径30%处位置的进口处流速较大,主流速度受障碍物影响最大,障碍物对进口低压区的压力改善效果最好,从而对空泡起到最好的抑制效果;截面形状为0.5mm×0.5mm矩形的横向障碍物结构尺寸较小,诱发的相对高压区较小,对空化的抑制作用较小,截面形状为2mm×2mm矩形的横向障碍物结构对空化的抑制效果与截面形状为1mm×1mm矩形的横向障碍物结构相近,但是2mm×2mm的横向障碍物结构尺寸较大,对叶轮内流动产生了较大干扰,综合考虑推荐选取布置于叶轮半径30%处截面形状为1mm×1mm矩形的横向障碍物结构来抑制空化的产生。
李春蓄[6](2021)在《汽车发动机冷却水泵设计及流场试验研究》文中研究说明汽车发动机冷却水泵是发动机冷却系统中的关键性部件,冷却水泵的性能直接决定发动机能否长时间高效运转,但目前发动机冷却水泵仍存在效率低下、耗能较高等问题。为此本文以465Q发动机冷却水泵为研究对象,通过水泵结构设计、CFD数值模拟、试验台试验对比相结合的研究方法,研制出一款具有新型水力特性的冷却水泵。论文主要工作内容如下:1.针对汽车发动机冷却系统及冷却水泵的结构形式、工作原理进行简要介绍;通过阅读大量文献对国内外汽车发动机冷却水泵研究背景及研究现状进行概括总结。2.在不改变水泵安装尺寸的前提下,通过采用非等变角螺旋线叶型、半开式叶轮、后弯式叶片及110°包角等完成新型叶轮及水泵蜗壳的参数设计。3.对原型水泵及新型水泵进行三维建模,利用ICEM软件获得流体域网格模型;运用Fluent仿真软件采用SST k-ω湍流模型、SIMPLEC算法对新旧水泵进行数值模拟计算;对比分析不同工况下新旧水泵内部压力分布云图、速度分布云图、叶轮速度矢量图及汽蚀分布云图,结果表明:1)额定转速下随流量增加水泵内部压力升高,叶轮进出口速度增大,原型水泵出现较为明显的旋涡现象;2)额定流量下随转速升高水泵进口压力降低,出口压力增大,叶轮进出口速度增大,高转速下原型泵内速度过渡性较差,造成较大冲击损失。3)原型泵及新型泵汽蚀发展规律较为一致,汽蚀区域均由初始中轴位置逐渐向叶片流道内扩散。4.利用多工况模拟仿真数据计算获得新旧水泵外部特性参数,完成对设计新泵的性能预测。结果表明:新型冷却水泵额定工况下较原型泵功率降低0.0375k W,效率提高5.18%,完成冷却水泵性能提升。5.试制新型冷却水泵样机并自主设计搭建了冷却水泵试验平台。利用水泵试验平台对新旧水泵在n=3000r/min,qv=40L/min,80℃额定工况下分别进行性能测试,试验结果表明:1)额定工况下,新型冷却水泵较原型泵功率降低0.0381k W,效率提升4.59%;2)通过对比额定工况下仿真及试验数据,其两者最大相对误差为9.4%;3)对比额定工况下模拟与试验性能曲线,发现其变化趋势一致且吻合度较高,证明了数值模拟的真实性及有效性。6.利用水泵测试平台对新旧水泵选取4种流体温度75℃、80℃、85℃、90℃下5种转速1000 r/min、1500 r/min、2000 r/min、2500 r/min、3000 r/min进行性能测试,结果表明:1)相同转速下,水泵扬程及效率与温度成正相关,水泵功率与温度成负相关。2)额定温度下,水泵扬程及功率随转速升高而增大,最大效率点随转速升高逐渐向大流量方向偏移。
韩宇明[7](2021)在《叶片式圆盘泵内部流场结构及表面粗糙度影响研究》文中认为圆盘泵是一种特殊离心泵,依靠介质之间粘性力的作用输送流体。叶片式圆盘泵由光滑圆盘泵圆盘上增加一系列叶片所得到,其能量传递的方式从单纯依靠流体之间粘性力的牵引作用变为叶片产生的离心力与流体之间的粘性力相结合,因此叶片式圆盘泵的扬程效率远大于传统圆盘泵,目前在石油矿工、渣浆输送等相关行业具有广泛应用。现有研究基本揭示圆盘泵性能特点和圆盘泵径向速度分布等内部流场结构,然而对于叶片式圆盘泵的研究还相对较少,针对其内部流动机理的相关研究还不够深入。基于离心泵样机模型,通过参考市场上成熟的叶片式圆盘泵模型,自主设计、改造了叶片式圆盘泵模型样机,建立了叶片式圆盘泵性能的开式循环实验台。围绕所搭建的实验台,开展了如下工作:1.开展叶片式圆盘泵实验性能测试工作。所搭建的圆盘泵实验台由水箱、电磁流量计、闸式阀门、模型泵样机以及相关的测试仪器设备组成。实验中,通过变频电机和闸式阀门及电磁流量计的配合,实现对样机转速以及流量的变工况调节。在各工况下,通过泵进、出口所安装的动态压力传感器实时测试进、出口压力,计算圆盘泵的扬程性能曲线。扭矩通过与联轴器连接的扭矩传感仪进行读取,并以此计算圆盘泵的效率性能。2.开展叶片式圆盘泵性能分析。通过对实验数据的计算,绘制叶片式圆盘泵的性能曲线图,对不同转速、不同流量下的叶片式圆盘泵的性能进行分析。根据实验数据的分析,得到了以下结论:在同样运行条件下,相同尺寸的叶片式圆盘泵的性能比一般离心泵低,叶片式圆盘泵的扬程效率曲线下降趋势比一般离心泵缓慢,性能更平稳。叶片式圆盘泵的扬程随着转速的提高而上升,在高转速高流量工况下监测到了空化噪声,同时叶片式圆盘泵的性能出现骤降。在实验测试之外,同步开展数值模拟研究,通过对速度的读取以及对压力分布、流线分布、湍动能分布等内部流场的分析,得到了叶片式圆盘泵的径向分布与内部流动特点,开展的主要工作如下:1.开展叶片式圆盘泵数值计算工作。数值模拟所用模型基于自主设计的叶片式圆盘泵模型样机,针对实验样机无水力结构图纸的情况,利用3D扫描仪、千分尺等测绘仪器获得实验样机的各部件具体参数,根据实测参数建立实验样机的三维水体模型,并通过ICEM CFD对水体模型进行结构化网格划分。数值模拟中湍流模型的选择参考国内外对叶片式圆盘泵数值计算方法,边界条件基于实验工况给定,并考虑计算资源与计算时间等因素进行了网格无关性分析。2.开展叶片式圆盘泵数值模拟结果分析。对叶片式圆盘泵进行不同流量工况下的数值模拟,绘制性能曲线,并与实验结构对比验证数值模拟结果的可靠性。通过对数值模拟结果的读取,绘制叶片式圆盘泵不同流道、不同位置的径向速度分布结构,分析其分布规律。对叶片式圆盘泵不同流道、不同轴向位置上的流线分布、压力分布、速度分布等内部流场信息进行分析,揭示其内部流动机理。3.叶片式圆盘泵能量传递方式利用边界层效应,而表面粗糙度对边界层具有直接影响,进而影响内部结构分布,因此,开展粗糙度对于叶片式圆盘泵影响的相关具有理论指导意义和实际工程价值。通过阅读相关文献对粗糙壁面条件进行修正,并根据数值模拟结果对比不同表面粗糙度下的性能曲线、径向速度分布、湍动能、压力以及速度等流场信息,分析表面粗糙度的影响。通过对数值模拟结果分析,得出以下主要研究结论:1.叶片式圆盘泵内部流场分析:不同半径位置的径向速度分布结构形状不同,靠近叶轮进口位置由于受进口流动方向突变的影响,流动紊乱且流动发展不充分;远离进口位置的径向速度分布关于叶轮中心截面呈对称分布,且无叶区的径向速度分布关于中心截面呈抛物线分布。同一流道内,不同位置的径向速度分布不同,在前后盖板两叶片间与叶片吸力面位置存在径向回流,影响内部流场结构分布;叶片式圆盘泵叶轮内关于叶轮中心对称的流道内径向速度分布基本一致,隔舌对叶轮各流道影响不显着;叶片式圆盘泵叶轮内流体在通过叶片时,流体绕叶片流动,会在叶片的吸力面产生漩涡,漩涡会影响其附近的径向速度分布;叶片式圆盘泵叶轮内的流体在轴向上从有叶区流向中间的无叶区。2.粗糙度影响方面:叶片式圆盘泵的扬程效率随着粗糙度的增加而降低,同一粗糙度下,扬程效率下降幅度随着流量的增加而增加。由于叶片对流体的强约束作用,粗糙度的增加对于有叶区内部流场结构无显着影响,仅增加了叶轮壁面处的能量损失,影响有叶区与无叶区之间的能量传递效率。无叶区内流体未受到叶片的约束,因此粗糙度的变化对无叶区的流场结构具有一定影响。
钱晨[8](2021)在《双壳体多级离心泵(BB5)轴向力平衡特性分析及水力性能优化》文中进行了进一步梳理双壳体节段式多级离心泵(BB5)是离心泵类供压等级最高的一类泵,其承压最高可达几十兆帕,BB5的制造水平代表了国际泵类产品发展的方向。随着石油化工、煤炭开采、钢铁除杂以及火力发电等行业的不断发展,装置设备逐渐趋向于大型化和高压化,BB5被越来越多的应用在上述行业中。目前我国BB5的芯包生产多以引进为主,关键核心技术受制于人,因此具有自主知识产权的高端BB5研发迫在眉睫。BB5由于使用过程中轴向力大,易出现断轴、平衡设备烧损等故障,严重影响泵的安全运行。因此,本文以11级双壳体节段式多级离心泵(兰州石化公司甲乙酮原料泵)为研究对象,采用理论分析、数值模拟与实验相结合的方法对轴向力平衡特性及水力性能优化进行研究,旨在为其“高效和长周期的运行”提供理论及应用指导,主要工作及研究成果如下:(1)以甲乙酮装置的现场综合实验系统为依托,采用原料泵的真机循环实验对不同工况下,双壳体多级泵的水力性能、前后轴承温度和振动进行了测试,并与数值模拟结果相比较。研究显示,基于雷诺时均的CFD方法可较准确预测不同工况下泵的外特性,发现泵后轴承温度的实验值与剩余轴向力的模拟值随流量变化具有一定的相似性规律,可通过监测泵后轴承的温升间接判断剩余轴向力的变化情况,该研究成果可为泵剩余轴向力的实验监测提供参考。(2)基于Navier-Stokes方程,将平衡鼓两侧腔液体流动近似成圆周剪切流和径向压差流叠加而成的二维轴对称粘性层流,得到了旋转腔内液体径向压力的分布规律,并与间隙压降、腔体两侧调节性压降一起建立了平衡鼓平衡力的数学模型,通过求解该模型获得了新的平衡鼓平衡力的计算公式,并与传统公式和数值模拟结果相比较,发现新公式在不同工况和不同结构下与数值模拟结果的吻合度更高;且设计结构下,新公式比传统公式的精度提高了68.02%,研究结果可为平衡鼓平衡力的预测提供理论依据。(3)在设计工况下平衡鼓间隙增大50%,其剩余轴向力提高了11.38%。基于能量方程与动量方程,在维持原有平衡力不变的基础上,建立了新的阻力压差关系方程,通过求解该方程可获得平衡鼓间隙与平衡管孔板间的对应关系式,为调节泵的平衡鼓系统平衡力提供理论支撑,研究成果已在兰州石化公司成功应用。(4)采用响应面法结合CFD技术分析了叶片叶型对双壳体多级泵轴向力特性及水力性能的影响。结果表明:叶轮出口安放角、叶轮出口直径和叶轮包角是影响泵轴向力和水力性能最显着的3个因素。水力性能最优和轴向力最小之间存在一定的制约性,在约束条件下,求解效率和轴向力的多元回归方程,得到设计空间内泵效率不低于原始效率时剩余轴向力最小的6个因素值;优化后双壳体多级泵的效率显着提高,剩余轴向力在不同工况下均有所降低。(5)采用神经网络方法对双壳体多级泵平衡鼓系统控制参数下的水力性能和剩余轴向力性能进行快速预测,并通过遗传算法对平衡鼓系统的几何参数进行最值寻优。结果表明,BP神经网络能够精确预测样本空间范围内多级泵的水力性能与轴向力性能,其效率和剩余轴向力最大误差分别为6.65%和-6.05%;遗传算法的最值寻优结果显示,平衡鼓系统几何参数变化对双壳体多级泵的性能产生一定影响,优化后泵的效率和扬程分别提升了0.16%和1.56%,剩余轴向力降低了13.73%。(6)对整体性能优化后的双壳体多级泵进行了外特性实验,并与原型泵的实验数据相比较。结果显示,在设计工况下,优化后泵的扬程和效率分别提高了3.53%和9.89%,前轴承温度下降了16.49%,后轴承温度下降了16.54%,且优化后泵的前后轴承沿3个方向的振幅均显着下降。(7)在环隙流动阻力压降特性的基础上,提出并设计了一种新型平衡鼓—双螺旋形平衡鼓。设计流量下,与光滑平衡鼓相比,双螺旋形平衡鼓其间隙内流体速度、旋度及速度系数皆有所增加,效率和扬程分别增加了0.16%和0.98%,剩余轴向力降低了17.72%,在节能降耗、延长运转寿命方面具有明显的优势。
赵戈[9](2020)在《城市主战消防车多通道集聚供液关键技术研究》文中研究表明消防供水作为灭火救援行动的一个重要组成部分,是决定灭火救援工作成败的关键因素。随着火灾事故日趋复杂,消防车调度数量大幅度增多,消防供水正向着高效能、高稳定性方向发展。多通道集聚供液系统作为消防供水的枢纽环节,确保其供水效率对灭火救援工作的顺利进行十分重要。然而多通道集聚供液系统的集聚结构、通道切换、与其它设备的匹配及消防员的操作等因素均会影响供水效率。因此,有必要对多通道集聚供液的规律、结构及控制等关键技术进行研究,确保集聚供液的稳定可靠。本课题依托于国家重点研发计划项目“新型多功能城市主战消防车辆关键技术研究及产品研发(编号:2016YFC0802908)”。深入开展了多通道集聚供液系统的动态特性、平滑切换控制及集聚供液结构优化等方面的研究,为保障多通道集聚供液的持续稳定提供理论支持和技术解决方案。主要内容如下:(1)在对多通道集聚供液系统特性分析基础上,设计了多通道集聚供液系统总体方案。考虑到实际应用需要,运用机理建模法建立了系统的动态数学模型,并进行了过程机理分析;基于有压管道瞬变流理论建立了系统的水力模型,结合复杂边界条件,分析了系统压力和流量的数值求解方法。上述分析过程为后续多通道集聚供液关键技术研究提供理论依据。(2)开展集聚供液系统动态特性研究。首先,基于相似理论搭建了多通道集聚供液系统的实验研究平台;基于一维仿真软件AMESim建立了多通道集聚供液系统的仿真研究平台。其次,结合实验和仿真研究平台,研究了常规工况下主要工作参数对集聚供液系统输出压力和流量的影响;以主管路压降和压升为性能指标,研究了切换工况下工作参数对集聚供液系统输出稳定性的影响规律。最终,获得了不同工况下主要工作参数对集聚供液系统输出特性的影响规律。(3)开展集聚供液系统平滑切换控制研究。为了实现系统控制目标,结合多通道集聚供液动态特性,对多通道集聚供液压力控制进行了探索,提出了一种以变论域模糊PID为主的复合控制策略。运用AMESim和Lab VIEW建立了跨领域仿真环境的联合仿真平台,设计了基于模糊推理型伸缩因子的变论域模糊PID控制器,通过与传统PID和模糊PID的仿真结果对比表明所设计的控制器具有更短的响应时间、更好的跟踪性能及更强的抗干扰性。基于实验研究平台,开发了平滑切换控制系统,并进行了性能实验,实验结果明显降低了切换引起的压力波动,验证了控制策略的有效性。(4)开展集聚供液系统结构数值分析及优化研究。为了提高多通道集聚结构的供液效率,基于完全非结构化网格有限体积法,建立了集聚供液系统结构数值仿真模型。基于上述模型,采用压力损失和主管路压降两种性能指标,对多通道集聚供液系统结构水力特性进行了详细分析,揭示了集聚管直径、主管路直径、支管路间距和支管路并联数量对集聚供液系统结构水力性能的影响规律,并结合流场分布阐释了其影响机理,为多通道集聚结构的设计优化提供了参考。最后,在上述研究的基础上,完成了多通道集聚供液系统的样机试制与性能测试。测试结果表明多通道集聚供液系统样机能够满足持续稳定的供水需求,并验证了关键技术研究方法的可行性。该论文有图88幅,表23个,参考文献199篇。
王李科[10](2020)在《半开叶轮离心泵叶顶泄漏涡的流动特性及其抑制方法研究》文中研究说明半开叶轮离心泵叶顶间隙内的流动对整泵的水力性能而言至关重要,控制不当容易导致泵性能下降、压力脉动增强、振动加剧,甚至影响其运行稳定性。本文开展了半开叶轮离心泵叶顶间隙内的流动研究,分析了泄漏涡的流动特征及其诱导压力脉动的机理,提出周向槽、T型叶片及两者联合的三种控制间隙流动的方法,分析了不同方法的流动控制机理,为改善半开叶轮离心泵叶顶间隙内的流动从而提高运行稳定性开拓了新思路。主要研究内容和结论如下:本文首先针对叶顶泄漏流动特性进行研究,发现叶轮内涡结构受工况影响较大,大流量工况泄漏涡的初始位置靠近叶片中部,并且会在尾缘形成二次泄漏涡,叶顶间隙内速度梯度较大的泄漏流会引发高熵产,诱发高幅值压力脉动;随着流量的减小,泄漏涡的初始位置向上游移动,小流量工况叶片进口泄漏涡的周向运动趋势增强,在相邻叶片压力面破碎后形成前缘溢流和回流,压力脉动进一步增强。在此基础上通过分析泄漏涡轨迹的变化特征,提出了改进的泄漏涡核迁移轨迹预测模型,该模型拓展了适用范围、提高了预测精度。为抑制叶顶泄漏流对叶轮内部流动的影响,本文在叶顶端壁开设了周向槽,发现周向槽使泄漏涡的初始位置向下游移动,在小流量工况下为前缘溢流提供周向通道,使其从沟槽内快速通过,减小叶片进口相对液流角、增大进口管近壁面轴向速度,从而抑制回流;但是会导致扬程和效率下降。周向槽可改变泄漏涡初始位置的压力脉动,在设计工况和大流量工况下,靠近叶顶间隙截面的非定常压力标准差减小,压力脉动幅值下降;在小流量工况下,周向槽降低了叶片前缘回流诱发特征频率的幅值,但是会导致叶片压力面的压力脉动幅值略有上升。针对叶顶间隙对离心泵水力性能的影响,本文采用T型叶片来控制叶顶泄漏流动,发现T型叶片能够降低过流部件的水力损失、提高叶轮的欧拉扬程,从而提升离心泵的实际扬程和效率;并且T型叶片能够减小叶顶区域的相对液流角,降低叶轮内低速区和反流区的面积和强度,减小叶顶阻塞。在设计工况下减小了高熵产率分布面积,并抑制了其向上游扩散的趋势;在小流量工况下T型叶片能够抑制高熵产区向后盖板扩散的趋势,但是会导致叶片前缘和尾缘泄漏流的法向分量增大,叶片进口的高熵产区强度提高,混掺损失增加。针对周向槽和T型叶片不能同时提高整体水力性能和抑制压力脉动的问题,本文进一步将周向槽和T型叶片两者联合起来,发现两者联合能够发挥周向槽和T型叶片各自的优势,在不降低效率和扬程的前提下,改善叶顶区域的不稳定流动,降低叶顶间隙内的阻塞,抑制回流涡;并且该方法能够使得非定常压力标准差减小,特别是在叶片进口边附近区域,使所有频率压力脉动的幅值均有所下降,主频幅值明显降低,从而有效抑制了叶轮内部的压力脉动,提升了整泵的运行稳定性。
二、离心泵性能实验数据处理技术研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、离心泵性能实验数据处理技术研究(论文提纲范文)
(1)非均匀入流对离心泵性能的影响及优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 离心泵内部流动的研究现状 |
1.2.2 非均匀入流对离心泵影响的研究现状 |
1.2.3 改善非均匀入流的研究现状 |
1.3 本文主要研究工作 |
2 数值计算方法及试验台简介 |
2.1 数值模拟方法 |
2.1.1 计算流体力学方法 |
2.1.2 内部流动控制理论 |
2.1.3 湍流模型 |
2.2 数值模型 |
2.2.1 几何模型 |
2.2.2 网格划分 |
2.2.3 参数设置 |
2.2.4 网格无关性验证 |
2.3 离心泵试验系统 |
2.3.1 试验台简介 |
2.3.2 试验内容 |
2.4 本章小结 |
3 非均匀入流对离心泵性能的影响 |
3.1 弯管角度对外特性的影响 |
3.2 内部流动特性 |
3.3 压力脉动分析 |
3.3.1 进口管压力脉动 |
3.3.2 叶轮内压力脉动 |
3.3.3 蜗壳内压力脉动 |
3.4 本章小结 |
4 不同类型导叶对非均匀入流的影响 |
4.1 不同类型导叶的水力设计 |
4.2 不同类型导叶对离心泵内部流动的影响 |
4.2.1 外特性 |
4.2.2 进口管流动分析 |
4.2.3 叶轮内流动特性 |
4.3 翼型导叶安装角对离心泵性能的影响 |
4.3.1 外特性 |
4.3.2 进口管流动分析 |
4.3.3 叶轮内流动特性 |
4.4 翼型导叶厚度对离心泵性能的影响 |
4.4.1 外特性 |
4.4.2 进口管流动分析 |
4.4.3 叶轮内流动特性 |
4.5 翼型导叶叶片数对离心泵性能的影响 |
4.5.1 外特性 |
4.5.2 进口管流动分析 |
4.5.3 叶轮内流动特性 |
4.6 本章小结 |
5 基于试验设计的参数优化及非定常特性研究 |
5.1 试验设计的参数优化 |
5.2 优选方案的非定常特性 |
5.3 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间主要研究成果 |
(2)入口含气率对混输泵性能及内部气液两相分布形态影响机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外多相混输泵技术的研究和发展现状 |
1.2.1 多相混输泵的发展及应用情况 |
1.2.2 我国多相混输泵技术的研究和发展 |
1.2.3 多相混输泵的研究方向及应用前景 |
1.2.4 多相混输泵的研究现状和目前亟待解决的问题 |
1.3 国内外气液两相流混输泵的研究现状 |
1.3.1 气液两相流的研究方法 |
1.3.2 气液两相流模拟的研究进展 |
1.3.3 含气率对气液混输泵性能影响的研究现状 |
1.4 本文研究的主要内容 |
2 多相混输泵设计 |
2.1 研究目标设计参数 |
2.2 多相混输泵过流部件设计 |
2.2.1 叶轮设计 |
2.2.2 扩压器设计 |
2.2.3 泵壳设计及强度校核 |
2.2.4 主轴结构设计及校核 |
2.3 多相混输泵模型建立 |
2.4 本章小结 |
3 多相混输泵数值模拟方法 |
3.1 计算流体动力学概述 |
3.2 气液两相流控制方程 |
3.2.1 控制方程 |
3.3 湍流模型 |
3.4 网格划分及无关性验证 |
3.5 边界条件设置 |
3.6 监测点设置 |
3.7 本章小结 |
4 多级混输泵样机试验研究 |
4.1 多相混输泵实验系统平台总体设计思想 |
4.2 多相混输泵实验系统 |
4.2.1 三级混输泵实验系统 |
4.2.2 25 级多相混输实验系统建立 |
4.3 多相混输泵试验研究 |
4.3.1 试验相关参数 |
4.3.2 试验方案 |
4.3.3 试验步骤 |
4.3.4 试验结果处理与对比验证 |
4.3.5 模拟结果与试验误差分析 |
4.4 多相混输泵外特性试验与数据处理分析 |
4.4.1 三级混输泵纯液相工况试验研究 |
4.4.2 三级混输泵气液两相流试验研究 |
4.4.3 25 级混输泵纯液工况试验研究 |
4.5 本章小结 |
5 多级混输泵输送性能及流动特性研究 |
5.1 纯液工况下混输泵性能分析 |
5.1.1 混输泵扬程分析 |
5.1.2 小流量工况下叶轮内部流动分析 |
5.1.3 叶轮中间截面流速分析 |
5.1.4 小流量工况扩压器内部流动分析 |
5.1.5 扩压器中间截面流速分析 |
5.2 气液两相流工况下多相混输泵性能分析 |
5.2.1 含气率变化对混输泵外特性影响研究 |
5.2.2 含气率变化对混输泵增压能力的影响研究 |
5.2.3 不同含气率下混输泵内部压力特性研究 |
5.2.4 不同含气率下混输泵内部压力脉动特性研究 |
5.3 混输泵增压单元内气液两相特性分析 |
5.3.1 混输泵叶轮内部含气率分布 |
5.3.2 不同叶高处气相体积分数变化分析 |
5.3.3 流量和含气率变化对液相速度影响分析 |
5.4 含气率变化时混输泵内部水动力特性研究 |
5.4.1 叶轮上的瞬态轴向力变化过程 |
5.4.2 扩压器上的瞬态轴向力变化过程 |
5.4.3 叶轮上的瞬态径向力变化过程 |
5.4.4 扩压器上的瞬态径向力变化过程 |
5.5 本章小结 |
6 多级混输泵内部流场特性研究 |
6.1 混输泵叶轮内流动特性研究 |
6.1.1 叶轮内部气相变化过程 |
6.1.2 叶轮内液相流速分析 |
6.1.3 叶轮进出口相对液流角随含气率变化过程 |
6.1.4 叶轮叶片表面静压载荷分布 |
6.2 混输泵扩压器内流动特性研究 |
6.2.1 扩压器内部气相变化过程 |
6.2.2 扩压器进出口相对液流角变化规律 |
6.2.3 扩压器流道内液相流速分析 |
6.2.4 扩压器导叶表面压载荷分布 |
6.3 变流量与含气量对混输泵流动特性影响 |
6.3.1 气液两相流下含气率沿轴向变化分析 |
6.3.2 流量和含气率变化对气液两相流动损失的影响 |
6.3.3 流量和含气率变化对叶轮内压力的影响 |
6.3.4 含气率变化对叶片表面流动轨迹变化影响 |
6.4 混输泵增压单元内流动特性研究 |
6.4.1 变含气率时混输泵增压单元内气液两相流动分析 |
6.4.2 含气率变化时混输泵增压单元内湍流动能变化 |
6.4.3 向小流量过渡时增压单元内流动分析 |
6.5 本章小结 |
7 总结与展望 |
7.1 研究工作总结 |
7.2 本文主要创新点 |
7.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间主要研究成果 |
(3)不同结构对低比转速离心泵空化抑制的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 空化的基本理论 |
1.3 空化类型 |
1.4 研究现状 |
1.4.1 空化研究 |
1.4.2 空化抑制研究 |
1.5 本文研究内容 |
第2章 数值分析方法 |
2.1 引言 |
2.2 控制方程 |
2.2.1 连续方程 |
2.2.2 动量方程 |
2.2.3 能量方程 |
2.3 湍流模型 |
2.3.1 标准k-ε湍流模型 |
2.3.2 RNG k-ε湍流模型 |
2.3.3 标准k-ω湍流模型 |
2.3.4 SST k-ω湍流模型 |
2.3.5 修正的SST k-ω湍流模型 |
2.4 气泡动力学方程 |
2.5 空化模型 |
2.5.1 Kunz空化模型 |
2.5.2 Schnerr-Sauer空化模型 |
2.5.3 Singhal空化模型 |
2.5.4 Zwart-Gerber-Belamri空化模型 |
2.6 本章小结 |
第3章 离心泵性能测试与可视化实验 |
3.1 研究现状 |
3.2 离心泵可视化闭式实验台介绍 |
3.3 离心泵水力性能实验 |
3.3.1 实验方案 |
3.3.2 数据处理 |
3.3.3 实验结果 |
3.4 离心泵空化性能实验 |
3.4.1 实验方案 |
3.4.2 数据处理 |
3.4.3 实验结果 |
3.5 本章小结 |
第4章 数值求解 |
4.1 三维建模 |
4.2 网格划分 |
4.3 边界条件 |
4.4 数值验证 |
4.4.1 外特性对比 |
4.4.2 空化特性对比 |
4.5 离心泵内空化发展 |
4.6 叶轮流道内压力变化 |
4.7 压力脉动 |
4.8 本章小结 |
第5章 仿生凸起结构对空化的抑制分析 |
5.1 仿生凸起结构设计 |
5.2 外特性对比 |
5.3 仿生凸起结构对空泡体积的影响 |
5.4 仿生凸起对空泡分布的影响 |
5.5 仿生凸起结构对湍动能分布的影响 |
5.6 本章小结 |
第6章 障碍物对空化的抑制作用分析 |
6.1 障碍物抑制空化的研究现状 |
6.2 障碍物设计 |
6.3 外特性分析 |
6.4 障碍物对空泡体积的影响 |
6.5 障碍物对空泡分布的影响 |
6.6 障碍物对湍动能分布的影响 |
6.7 本章小结 |
第7章 仿生凹凸结构对空化抑制的研结究 |
7.1 表面粗糙度影响空化发展的研究现究 |
7.2 仿生凹凸结构设计 |
7.3 外特性分析 |
7.4 叶轮内空泡体积变化 |
7.5 仿生凹凸结构对空泡体积分数的影响 |
7.6 仿生凹凸结构对压力的影响 |
7.7 本章小节 |
总结与展望 |
总结 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读学位期间发表的论文及科研成果 |
(4)离心泵叶片前缘粗糙带空化特性的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 空化理论概述 |
1.2.1 空化产生方式 |
1.2.2 空化阶段 |
1.2.3 离心泵空化 |
1.3 离心泵空化研究方法 |
1.3.1 空化试验研究 |
1.3.2 空化数值模拟 |
1.4 空化控制研究现状 |
1.4.1 翼型空化控制 |
1.4.2 离心泵和轴流泵空化控制 |
1.4.3 粗糙带(度)与空化 |
1.5 本文的研究内容 |
第2章 数值方法介绍 |
2.1 有限体积法 |
2.2 流动控制方程 |
2.2.1 连续性方程 |
2.2.2 动量方程 |
2.2.3 能量方程 |
2.3 层流、湍流和雷诺数 |
2.4 湍流模型 |
2.4.1 标准k-ε模型 |
2.4.2 RNG k-ε模型 |
2.4.3 标准k-ω模型 |
2.4.4 SST k-ω模型 |
2.5 空化模型 |
2.5.1 Kubota空化模型 |
2.5.2 Kunz空化模型 |
2.5.3 Schnerr-Sauer空化模型 |
2.5.4 Singhal空化模型 |
2.5.5 Zwart-Gerber-Belamri空化模型 |
2.6 本章总结 |
第3章 离心泵性能试验和数值计算方法验证 |
3.1 离心泵性能试验 |
3.1.1 离心泵试验平台 |
3.1.2 水力性能试验 |
3.1.3 空化性能试验 |
3.2 离心泵计算模型和网格划分 |
3.2.1 计算模型 |
3.2.2 网格划分 |
3.3 求解参数设置 |
3.4 数值计算方法验证 |
3.5 本章总结 |
第4章 粗糙带的高度参数对离心泵空化特性的影响 |
4.1 粗糙带高度控制方案 |
4.2 计算结果及分析 |
4.2.1 粗糙带对离心泵外特性及空化性能的影响 |
4.2.2 粗糙带对离心泵叶轮内空泡体积的影响 |
4.2.3 粗糙带对空泡形态的影响 |
4.2.4 粗糙带对汽相体积分数分布的影响 |
4.2.5 粗糙带对绝对压力分布的影响 |
4.2.6 粗糙带对湍动能分布的影响 |
4.2.7 粗糙带对瞬态压力特性的影响 |
4.3 本章总结 |
第5章 粗糙带的长度参数对离心泵空化特性的影响 |
5.1 粗糙带长度控制方案 |
5.2 计算结果及分析 |
5.2.1 粗糙带对离心泵外特性及空化性能的影响 |
5.2.2 粗糙带对离心泵叶轮内空泡体积的影响 |
5.2.3 粗糙带对空泡形态的影响 |
5.2.4 粗糙带对汽相体积分数分布的影响 |
5.2.5 粗糙带对绝对压力分布的影响 |
5.2.6 粗糙带对湍动能分布的影响 |
5.2.7 粗糙带对瞬态压力特性的影响 |
5.3 本章总结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 A 攻读学位期间发表的学术论文和成果 |
(5)不同障碍物结构对离心泵空化性能影响的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 空化理论概述 |
1.2.1 空化现象定义 |
1.2.2 空化类型介绍 |
1.2.3 空化发生机理 |
1.3 空化研究方法 |
1.3.1 理论研究 |
1.3.2 实验研究 |
1.3.3 数值模拟 |
1.4 离心泵空化研究现状 |
1.5 空化控制研究现状 |
1.5.1 优化叶轮进口几何参数 |
1.5.2 布置附加结构 |
1.6 本文研究内容及方法 |
第2章 数值计算方法 |
2.1 引言 |
2.2 基本控制方程 |
2.2.1 连续性方程 |
2.2.2 动量方程 |
2.2.3 能量方程 |
2.3 湍流模型 |
2.3.1 湍流流动求解方法 |
2.3.2 常用湍流模型介绍 |
2.4 空化模型 |
2.4.1 Kunz空化模型 |
2.4.2 Singhal空化模型 |
2.4.3 Schnerr-Sauer空化模型 |
2.4.4 Zwart-Gerber-Belamri空化模型 |
2.5 本章小结 |
第3章 数值模拟与试验验证 |
3.1 引言 |
3.2 数值模拟计算 |
3.2.1 三维几何建模 |
3.2.2 流体域网格划分 |
3.2.3 边界条件设置 |
3.3 实验测试 |
3.3.1 试验装置 |
3.3.2 试验步骤 |
3.4 结果分析 |
3.4.1 外特性性能验证 |
3.4.2 空化性能验证 |
3.5 本章小结 |
第4章 不同障碍物结构对离心泵空化控制的研究 |
4.1 引言 |
4.2 三种障碍物结构方案 |
4.3 三种障碍物对泵外特性及空化性能的影响 |
4.4 三种障碍物对泵内部流动的影响 |
4.4.1 三种障碍物对流场结构的影响 |
4.4.2 三种障碍物对压力分布的影响 |
4.4.3 三种障碍物对涡结构的影响 |
4.4.4 三种障碍物对空泡体积的影响 |
4.4.5 三种障碍物对压力脉动的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 障碍物几何参数对离心泵空化的影响 |
5.1 引言 |
5.2 碍物位置对空化的影响 |
5.2.1 横向障碍物位置参数设计 |
5.2.2 障碍物对速度分布的影响 |
5.2.3 障碍物对压力分布的影响 |
5.2.4 障碍物对空泡体积的影响 |
5.2.5 障碍物对压力脉动的影响 |
5.3 障碍物截面尺寸对空化的影响 |
5.3.1 障碍物截面尺寸参数设计 |
5.3.2 障碍物对流线分布的影响 |
5.3.3 障碍物对压力分布的影响 |
5.3.4 障碍物对空泡体积的影响 |
5.3.5 障碍物对压力脉动的影响 |
5.4 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读学位期间发表的论文及科研成果 |
(6)汽车发动机冷却水泵设计及流场试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 研究课题来源及意义 |
1.2 发动机冷却系统及冷却水泵简介 |
1.3 冷却水泵国内外研究现状 |
1.3.1 冷却水泵试验研究现状 |
1.3.2 冷却水泵CFD研究现状 |
1.3.3 冷却水泵汽蚀研究现状 |
1.3.4 冷却水泵设计优化研究现状 |
1.4 本文主要研究内容 |
1.5 本章小结 |
第2章 离心式冷却水泵基本理论及结构设计 |
2.1 离心泵基本理论 |
2.1.1 离心泵基本参数及基本方程 |
2.1.2 离心泵相似定律及比转速 |
2.1.3 离心泵汽蚀理论 |
2.2 冷却水泵叶轮参数设计 |
2.3 冷却水泵蜗壳设计 |
2.4 本章小结 |
第3章 冷却水泵数值模拟及流场分析 |
3.1 CFD数值模拟概述 |
3.2 数值模拟基本理论 |
3.2.1 流体基本控制方程 |
3.2.2 数值模拟湍流模型 |
3.2.3 数值模拟多相流模型 |
3.2.4 数值模拟汽蚀模型 |
3.3 冷却水泵内流场数值模拟 |
3.3.1 三维建模及流体域提取 |
3.3.2 水泵流体域网格划分 |
3.3.3 边界条件及求解器设置 |
3.3.4 求解设置及收敛条件 |
3.4 额定转速变流量工况下模拟结果及分析 |
3.4.1 变流量水泵内部压力云图分析 |
3.4.2 变流量水泵内部速度云图分析 |
3.4.3 变流量叶轮速度矢量云图分析 |
3.5 额定流量变转速工况下模拟结果及分析 |
3.5.1 变转速水泵内部压力云图分析 |
3.5.2 变转速水泵内部速度云图分析 |
3.5.3 变转速叶轮速度矢量云图分析 |
3.6 冷却水泵汽蚀数值模拟 |
3.6.1 求解器及边界条件设置 |
3.6.2 汽蚀模拟工况设置 |
3.6.3 新旧叶轮汽蚀分布对比分析 |
3.7 本章小结 |
第4章 冷却水泵试验台搭建及试验结果分析 |
4.1 冷却水泵试验台搭建 |
4.2 冷却水泵试验台试验内容及步骤 |
4.2.1 外部特性试验 |
4.2.2 汽蚀试验 |
4.2.3 试验不确定度分析 |
4.3 同转速变温度水泵试验结果分析 |
4.4 同温度变转速水泵试验结果分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 研究结论 |
5.2 研究展望 |
参考文献 |
附录 A 465Q发动机冷却水泵原型泵试验数据 |
附录 B 新型发动机冷却水泵试验数据 |
附录 C 汽车发动机冷却水泵汽蚀试验数据 |
致谢 |
攻读学位期间参加的科研项目和成果 |
(7)叶片式圆盘泵内部流场结构及表面粗糙度影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 圆盘泵的发展与应用 |
1.2.2 圆盘泵内部流场结构研究 |
1.2.3 圆盘泵性能研究 |
1.2.4 叶片式圆盘泵研究现状 |
1.2.5 表面粗糙度对影响的研究 |
1.3 研究内容 |
2 叶片式圆盘泵性能实验研究 |
2.1 性能实验台设计思路 |
2.1.1 叶片式圆盘泵性能实验台需求 |
2.1.2 叶片式实验台设计 |
2.2 实验部件具体参数 |
2.2.1 机械系统 |
2.2.2 电气控制系统 |
2.2.3 计算机测试系统 |
2.3 性能实验 |
2.3.1 实验流程 |
2.3.2 实验步骤 |
2.3.3 实验结果分析 |
2.4 本章小结 |
3 叶片圆盘泵数值计算方法 |
3.1 控制方程 |
3.2 湍流模型 |
3.3 边界条件设置 |
3.4 模型建立与网格划分 |
3.4.1 三维模型建立 |
3.4.2 网格划分 |
3.5 网格无关性验证 |
3.6 本章小结 |
4 叶片式圆盘泵内部流场结构研究 |
4.1 数值模拟可靠性验证 |
4.2 单流道内部流动分析 |
4.2.1 径向速度分布位置选择 |
4.2.2 径向速度分布分析 |
4.2.3 单流道内部流场分析 |
4.3 叶片式圆盘泵叶轮内部流动研究 |
4.3.1 叶轮内径向速度结构分析 |
4.3.2 叶轮内部流场分析 |
4.4 内部流场结构动态分析 |
4.5 本章小结 |
5 粗糙度对叶片式圆盘泵内部流动的影响研究 |
5.1 等效沙粒模型 |
5.2 表面粗糙度对叶片式圆盘泵的外特性影响 |
5.3 不同表面粗糙度下内部流动分析 |
5.3.1 叶轮内部湍动能分析 |
5.3.2 叶轮进口压力分析 |
5.3.3 叶轮内部速度分析 |
5.4 表面粗糙度对径向速度分布的影响 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
致谢 |
(8)双壳体多级离心泵(BB5)轴向力平衡特性分析及水力性能优化(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
物理量名称及符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 研究背景及意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 多级离心泵轴向力及其平衡特性的研究 |
1.3.2 多级离心泵水力性能及其优化的研究 |
1.4 本文的研究内容 |
第2章 双壳体多级泵的数值方法与实验验证 |
2.1 研究对象及参数 |
2.2 数值计算方法 |
2.2.1 计算域 |
2.2.2 控制方程 |
2.2.3 湍流模型 |
2.2.4 边界条件 |
2.2.5 网格划分及其无关性验证 |
2.3 实验系统及测试方法 |
2.3.1 实验泵转子部件及其装配 |
2.3.2 实验泵及管路系统 |
2.3.3 数据测试与采集 |
2.4 数值结果与实验结果对比分析 |
2.4.1 水力性能结果分析 |
2.4.2 轴承温度及振动结果分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 双壳体多级泵轴向力产生机理分析 |
3.1 轴向力的产生因素 |
3.2 叶轮动反力分布 |
3.2.1 叶轮进口轴向速度分布 |
3.2.2 各级叶轮动反力分布 |
3.3 叶轮叶片扭曲轴向力分布 |
3.4 前后盖板压差力分布 |
3.4.1 泵腔旋转角速度分布 |
3.4.2 泵腔圆周动能系数分布 |
3.4.3 各级叶轮前后泵腔盖板压差力分布 |
3.5 双壳体多级泵轴向力特性与水力性能相关性分析 |
3.5.1 双壳体多级泵的轴向力特性 |
3.5.2 双壳体多级泵的水力特性 |
3.5.3 双壳体多级泵轴向力与水力特性的相关性分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 平衡鼓平衡力分布的理论计算与验证 |
4.1 平衡鼓平衡力的数学模型 |
4.1.1 流动模型的建立及基本假设 |
4.1.2 平衡鼓间隙压差的数学模型 |
4.1.3 平衡鼓旋转引起液体压力变化的数学模型 |
4.1.4 末级叶轮泵腔液体旋转引起压差变化的数学模型 |
4.1.5 平衡腔与末级叶轮后泵腔压差的数学模型 |
4.1.6 平衡鼓平衡力的计算 |
4.2 平衡鼓平衡力公式的数值验证 |
4.3 本章小结 |
第5章 平衡鼓系统平衡力调节方法研究 |
5.1 平衡鼓间隙变化对多级泵轴向力及平衡特性的影响 |
5.1.1 平衡鼓间隙变化对轴向力的影响 |
5.1.2 平衡鼓间隙变化对平衡力的影响 |
5.1.3 平衡鼓间隙变化对剩余轴向力的影响 |
5.2 平衡鼓平衡力的调节方法 |
5.2.1 平衡管孔板孔口调节方法的理论分析 |
5.2.2 调节方法的理论与数值结果对比 |
5.2.3 平衡力调节公式的修正 |
5.3 平衡管流动特性与双壳体多级泵性能分析 |
5.3.1 平衡管流动特性分析 |
5.3.2 双壳体多级泵性能对比 |
5.4 本章小结 |
第6章 双壳体多级泵轴向力控制与性能优化分析 |
6.1 响应面曲面分析法试验设计 |
6.1.1 响应模型的建立 |
6.1.2 控制变量的筛选 |
6.1.3 响应面方案设计 |
6.1.4 回归方程拟合及显着性检验 |
6.2 结果与分析 |
6.2.1 单一因素与目标函数的响应分析 |
6.2.2 不同参数间交互作用对泵性能的影响分析 |
6.2.3 目标函数之间的映射关系 |
6.3 叶轮参数优化前后水力特性和轴向力性能对比 |
6.3.1 优化前后水力性能对比 |
6.3.2 优化前后流场对比 |
6.3.3 优化前后轴向力对比 |
6.4 本章小结 |
第7章 基于BP神经网络—遗传算法的平衡鼓系统优化与实验验证 |
7.1 研究思路 |
7.2 轴向力平衡影响因素的显着性分析 |
7.3 BP神经网络预测模型的建立 |
7.3.1 神经网络方法概述 |
7.3.2 试验设计 |
7.3.3 效率和剩余轴向力的预测模型 |
7.4 遗传算法的优化流程 |
7.5 神经网络遗传算法最值寻优流程 |
7.6 结果与分析 |
7.6.1 优化结果参数对比分析 |
7.6.2 平衡系统优化前后性能对比 |
7.6.3 平衡系统优化前后流场对比 |
7.7 优化前后实验对比 |
7.8 本章小结 |
第8章 双螺旋形平衡鼓改善双壳体多级泵轴向力机理分析 |
8.1 双螺旋形平衡鼓的理论设计 |
8.2 双螺旋形平衡鼓结构参数与数值计算方法 |
8.3 两种平衡鼓计算结果分析 |
8.3.1 两种平衡鼓的水力性能和轴向力性能对比 |
8.3.2 两种平衡鼓的轴向力作用机理分析 |
8.4 螺旋线数对螺旋鼓间隙流动特性和轴向力的影响 |
8.4.1 不同螺旋线数下间隙流场分布 |
8.4.2 不同螺旋线数下泵的轴向力和水力性能对比 |
8.4.3 不同螺旋线数下间隙流体的压力脉动特性 |
8.5 本章小结 |
结论与展望 |
1.结论 |
2.本文创新点 |
3.展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 A 攻读学位期间发表的论文和科研成果 |
附录 B 部分程序代码和公式补充 |
(9)城市主战消防车多通道集聚供液关键技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 选题背景及意义 |
1.3 消防集聚供液的研究现状 |
1.4 国内外相关技术研究现状 |
1.5 研究内容与目标 |
1.6 技术路线与总体框架 |
1.7 本章小结 |
2 集聚供液系统设计及实验台 |
2.1 引言 |
2.2 多通道集聚供液系统总体方案 |
2.3 多通道集聚供液过程机理分析 |
2.4 实验平台 |
2.5 本章小结 |
3 集聚供液系统模型及动态特性 |
3.1 引言 |
3.2 多通道集聚供液系统水力模型 |
3.3 多通道集聚供液系统仿真模型 |
3.4 常规工况下集聚供液系统工作参数影响分析 |
3.5 切换工况下集聚供液系统工作参数影响分析 |
3.6 本章小结 |
4 集聚供液系统平滑切换控制 |
4.1 引言 |
4.2 平滑切换控制方案 |
4.3 控制器设计 |
4.4 基于Lab VIEW和 AMESim联合仿真分析 |
4.5 实验验证 |
4.6 本章小结 |
5 集聚供液系统结构数值分析及优化 |
5.1 引言 |
5.2 集聚供液结构数值模型 |
5.3 结构参数对集聚供液水力性能影响及机理分析 |
5.4 入口流速对集聚供液水力性能影响分析 |
5.5 本章小结 |
6 集聚供液系统样机与性能测试 |
6.1 引言 |
6.2 样机试制 |
6.3 样机性能测试 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(10)半开叶轮离心泵叶顶泄漏涡的流动特性及其抑制方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
1、绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 叶顶泄漏涡研究现状 |
1.2.1 叶顶间隙对能量特性的影响 |
1.2.2 叶顶间隙对泄漏涡结构的影响 |
1.2.3 叶顶间隙对泄漏涡非定常特性的影响 |
1.3 端壁处理技术研究现状 |
1.4 研究问题的提出 |
1.5 主要研究内容 |
2、实验测试与数值计算方法 |
2.1 半开叶轮离心泵模型 |
2.2 实验测量系统 |
2.2.1 数据采集系统 |
2.2.2 压力脉动测量 |
2.2.3 振动测量 |
2.3 数值模拟方法 |
2.3.1 控制方程 |
2.3.2 湍流模型 |
2.3.3 熵产理论 |
2.3.4 网格划分及无关性验证 |
2.3.5 边界条件 |
2.3.6 计算准确性验证 |
2.4 本章小结 |
3、半开叶轮离心泵泄漏涡特征及轨迹预测模型 |
3.1 叶顶间隙对叶轮性能的影响 |
3.1.1 外特性 |
3.1.2 叶轮内部流场 |
3.1.3 叶片载荷分布 |
3.2 叶顶泄漏涡特性 |
3.2.1 泄漏涡结构特征 |
3.2.2 泄漏流速度分布 |
3.2.3 泄漏涡系特征 |
3.2.4 泄漏涡对熵产的影响 |
3.3 泄漏涡运动轨迹 |
3.3.1 流量对泄漏涡轨迹的影响 |
3.3.2 泄漏涡轨迹预测模型改进 |
3.4 振动性能实验研究 |
3.5 压力脉动特性 |
3.5.1 大流量工况 |
3.5.2 设计工况 |
3.5.3 小流量工况 |
3.6 本章小结 |
4、周向槽对离心泵叶顶泄漏流动的影响 |
4.1 周向槽设计及其对能量特性影响 |
4.2 周向槽改善进口流动的机理 |
4.2.1 回流涡结构 |
4.2.2 进口管流场 |
4.2.3 回流量分析 |
4.3 周向槽对叶顶泄漏涡的控制机理 |
4.3.1 泄漏涡结构分析 |
4.3.2 泄漏涡轨迹分析 |
4.3.3 周向槽对叶轮内流动的影响 |
4.3.4 周向槽对泄漏流的影响 |
4.4 周向槽作用下压力脉动频谱特性分析 |
4.4.1 进口管内压力脉动实验研究 |
4.4.2 叶轮内压力脉动数值研究 |
4.5 本章小结 |
5、T型叶片对离心泵水力性能的影响 |
5.1 T型叶片对能量特性影响 |
5.2 T型叶片改善内部流动机理 |
5.2.1 叶轮流场分析 |
5.2.2 相对液流角分析 |
5.2.3 T型叶片对叶顶阻塞的影响 |
5.3 T型叶片设计的混掺损失机理分析 |
5.3.1 设计工况叶顶压力分布 |
5.3.2 设计工况损失分析 |
5.3.3 小流量工况叶顶压力分布 |
5.3.4 小流量工况损失分析 |
5.4 压力脉动频谱特性分析 |
5.5 本章小结 |
6、周向槽与T型叶片联合对离心泵性能的影响 |
6.1 周向槽与T型叶片联合作用对外特性的影响 |
6.2 周向槽与T型叶片联合作用对流场的影响机理 |
6.2.1 进口管流场分析 |
6.2.2 叶轮内部流场分析 |
6.2.3 叶顶阻塞分析 |
6.3 压力脉动 |
6.3.1 设计工况压力脉动分析 |
6.3.2 小流量工况压力脉动分析 |
6.4 本章小结 |
7、总结与展望 |
7.1 论文的主要研究成果 |
7.2 论文的主要创新点 |
7.3 研究工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间主要研究成果 |
四、离心泵性能实验数据处理技术研究(论文参考文献)
- [1]非均匀入流对离心泵性能的影响及优化研究[D]. 刘玉文. 西安理工大学, 2021
- [2]入口含气率对混输泵性能及内部气液两相分布形态影响机理研究[D]. 李晨昊. 西安理工大学, 2021(01)
- [3]不同结构对低比转速离心泵空化抑制的研究[D]. 郭宝. 兰州理工大学, 2021(01)
- [4]离心泵叶片前缘粗糙带空化特性的研究[D]. 李清华. 兰州理工大学, 2021(01)
- [5]不同障碍物结构对离心泵空化性能影响的研究[D]. 亢艳东. 兰州理工大学, 2021(01)
- [6]汽车发动机冷却水泵设计及流场试验研究[D]. 李春蓄. 浙江科技学院, 2021(01)
- [7]叶片式圆盘泵内部流场结构及表面粗糙度影响研究[D]. 韩宇明. 西华大学, 2021
- [8]双壳体多级离心泵(BB5)轴向力平衡特性分析及水力性能优化[D]. 钱晨. 兰州理工大学, 2021
- [9]城市主战消防车多通道集聚供液关键技术研究[D]. 赵戈. 中国矿业大学, 2020(07)
- [10]半开叶轮离心泵叶顶泄漏涡的流动特性及其抑制方法研究[D]. 王李科. 西安理工大学, 2020