检索结果-南通市图书馆

基于开放边界条件的离心泵自吸过程瞬态流动数值模拟

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农业工程学报 2022年第5期38卷 36-44页

作者：陈为升黎耀军刘竹青中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 北京市供水管网系统安全与节能工程技术研究中心北京100083

为探明泵内气液两相瞬态流动特征及自吸过程中吸水管液面震荡上升机理,该研究基于欧拉-欧拉多相流均相模型及标准k-ε湍流模型,采用开放型进、出口边界,对某外混式自吸离心泵在变转速启动条件下的自吸过程进行了数值模拟,分析了吸水管... 详细信息

为探明泵内气液两相瞬态流动特征及自吸过程中吸水管液面震荡上升机理,该研究基于欧拉-欧拉多相流均相模型及标准k-ε湍流模型,采用开放型进、出口边界,对某外混式自吸离心泵在变转速启动条件下的自吸过程进行了数值模拟,分析了吸水管液面变化和主要过流部件内气液两相分布等瞬态特征。结果表明,开放型边界条件可以准确捕捉自吸过程中吸水管内液面震荡上升现象,与试验结果吻合良好。自吸过程包含3个阶段:快速吸入阶段对应吸水室内初始储液被快速吸入叶轮并将叶轮内气体排出,占自吸总用时的11.7%;震荡排气阶段是泵自吸过程的主要阶段,占总自吸时间的61.3%,该阶段内气液分离室内液体反复进入蜗壳和叶轮外缘区域,参与气液掺混及气液分离过程,完成自吸排气,过流部件内气液两相占比及吸水管液面震荡均近似呈0.25 s的周期性变化,叶轮内气相占比周期性变化和液柱惯性是导致该自吸阶段吸水管内液面震荡的主要原因;加速排气阶段为自吸末期,吸水管内液体加速进入叶轮,将泵内气体快速排出,其历时占总自吸时间的27%。研究结果可为自吸泵设计及性能优化提供重要参考。

关键词：泵数值模拟自吸过程开放型边界条件气液两相流动

基于超大涡模拟的翼端间隙流湍流特性与损失机理分析

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农业机械学报 2022年第8期53卷 144-153页

作者：陈为升黎耀军刘竹青杨魏中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 北京市供水管网系统安全与节能工程技术研究中心北京100083

为探明不同翼端间隙条件下水翼端部间隙区湍流特征及间隙湍流损失机理,以NACA0009型钝尾缘水翼为研究对象,采用基于SST k-ω湍流模型的超大涡模拟方法,分析了间隙宽度τ(分别为0.1c和0.02c)和翼端倒圆半径r(分别为0,0.5%c和1%c)对间隙... 详细信息

为探明不同翼端间隙条件下水翼端部间隙区湍流特征及间隙湍流损失机理,以NACA0009型钝尾缘水翼为研究对象,采用基于SST k-ω湍流模型的超大涡模拟方法,分析了间隙宽度τ(分别为0.1c和0.02c)和翼端倒圆半径r(分别为0,0.5%c和1%c)对间隙区涡系结构、湍流雷诺应力、湍动能和湍流损失的影响。结果表明,不同间隙条件下,间隙流动的雷诺应力分布与间隙涡系分布趋于一致,以法向正应力〈v′v′〉和展向正应力〈w′w′〉为主。大间隙下(τ=0.1c),湍动能和雷诺应力主要分布在间隙分离涡区域,速度梯度?〈v〉/?z和雷诺应力〈w′w′〉主导间隙分离涡区域的湍动能生成,随翼端倒圆半径增加,间隙湍流损失因间隙区雷诺应力的显著减小而降低;小间隙下(τ=0.02c),间隙端壁边界层在间隙泄漏涡的强卷吸作用下形成诱导涡,间隙区湍流损失主要产生于间隙泄漏涡和诱导涡区域内,随翼端倒圆半径增大而增大,其原因是主导诱导涡湍动能生成的雷诺应力〈v′v′〉与速度梯度?〈v〉/?y和主导间隙泄漏涡湍动能生成的〈v′w′〉与(?〈v〉/?z+?〈w〉/?y)均随翼端倒圆半径增加而增大。

关键词：水翼超大涡模拟间隙湍流损失雷诺应力速度梯度

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水翼端部间隙泄漏流的压降及黏性损失机理

力学学报 2023年第10期55卷 2297-2308页

作者：向秋杰陈为升黎耀军刘竹青中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 北京市供水管网系统安全与节能工程技术研究中心北京100083 东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030

叶顶泄漏流产生的局部压降及黏性损失是导致轴流式水力机械效率下降和轮缘间隙空化的主要原因.为探明间隙泄漏流的黏性损失特性和低压形成机制,以NACA0009水翼为对象,采用超大涡模拟方法(VLES)对翼端间隙流动进行数值模拟,基于平均流动... 详细信息

叶顶泄漏流产生的局部压降及黏性损失是导致轴流式水力机械效率下降和轮缘间隙空化的主要原因.为探明间隙泄漏流的黏性损失特性和低压形成机制,以NACA0009水翼为对象,采用超大涡模拟方法(VLES)对翼端间隙流动进行数值模拟,基于平均流动动能转换与输运分析,提出了间隙区黏性损失定量计算模型,研究了翼端间隙区湍动能生成、黏性损失和压降的产生机理及主要影响因素.结果表明,间隙区存在间隙分离涡(TSV)、间隙泄漏涡(TLV)和诱导涡(IV)等流动结构;湍动能生成是导致TSV内压降的主导因素,TLV内压降则主要受湍动能生成和平均动能的对流和扩散效应影响;湍动能耗散导致的翼端区域黏性损失占间隙区黏性损失总量的91.2%.间隙区不同流动结构对湍动能生成的影响存在明显差异,水翼吸力面的强剪切效应主要生成湍动能的■分量,而TLV,TSV和IV等间隙涡结构则主要生成湍动能的■和■分量;湍动能产生机制分析表明,湍动能生成项分量Pvw是TLV和TSV中湍动能生成的主导因素,减小TSV和TLV内的速度梯度■,可有效降低湍动能生成,进而减少翼端区域因湍流耗散导致的黏性损失.研究结果可为间隙流动控制提供参考.

关键词：水翼超大涡模拟黏性损失压降间隙流

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喷灌施氮对马铃薯氮素积累及土壤硝态氮影响

排灌机械工程学报 2022年第7期40卷 745-750页

作者：裴沙沙黎耀军严海军顾涛中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 河北省水利科学研究院河北石家庄050051 中国灌溉排水发展中心北京100054

喷灌水肥一体化是提高中国东北半湿润区作物养分利用效率的重要措施.为探索圆形喷灌机水肥一体化条件下,施氮肥对马铃薯产量、氮素积累以及土壤硝态氮分布的影响,试验设置3个施氮量水平:115,165,215 kg/hm^(2)(分别以F1,F2,F3表示);3个... 详细信息

喷灌水肥一体化是提高中国东北半湿润区作物养分利用效率的重要措施.为探索圆形喷灌机水肥一体化条件下,施氮肥对马铃薯产量、氮素积累以及土壤硝态氮分布的影响,试验设置3个施氮量水平:115,165,215 kg/hm^(2)(分别以F1,F2,F3表示);3个施氮频次:2,4,6次(分别以C2,C4,C6表示);选择传统沟施追肥作为对照区.结果表明:处理F2C6的马铃薯块茎产量和商品薯率均最高;相同施氮量条件下,马铃薯块茎氮素积累量随施氮频次增加而增加;相同施氮频次下,随施氮量增加,块茎氮素积累量先增加后减少;马铃薯块茎膨大期在相同施氮量条件下,20~40 cm土层的土壤硝态氮含量随施氮频次增加而减小.综合比较,建议黑龙江半湿润地区马铃薯种植采用中肥(165 kg/hm^(2))、高频次(追施氮肥6次)的喷灌水肥一体化方案.

关键词：圆形喷灌机水肥一体化马铃薯产量氮素积累土壤硝态氮

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水翼端部间隙泄漏流的压降及粘性损失机理

力学学报 2023年

作者：向秋杰陈为升黎耀军刘竹青东北农业大学水利与土木工程学院中国农业大学水利与土木工程学院北京市供水管网系统安全与节能工程技术研究中心

叶顶泄漏流产生的局部压降及粘性损失，是导致轴流式水力机械效率下降和轮缘间隙空化的主要原因。为探明间隙泄漏流的粘性损失特性和低压形成机制，本文以NACA0009水翼为对象，采用超大涡模拟方法(VLES)对翼端间隙流动进行数值模拟，基... 详细信息

叶顶泄漏流产生的局部压降及粘性损失，是导致轴流式水力机械效率下降和轮缘间隙空化的主要原因。为探明间隙泄漏流的粘性损失特性和低压形成机制，本文以NACA0009水翼为对象，采用超大涡模拟方法(VLES)对翼端间隙流动进行数值模拟，基于平均流动动能转换与输运分析，提出了间隙区粘性损失定量计算模型，研究了翼端间隙区湍动能生成、粘性损失和压降的产生机理及主要影响因素。结果表明，间隙区存在间隙分离涡(TSV)、间隙泄漏涡(TLV)和诱导涡(IV)等流动结构；湍动能生成是导致TSV内压降的主导因素，TLV内压降则主要受湍动能生成和平均动能的对流和扩散效应影响；湍动能耗散导致的翼端区域粘性损失占间隙区粘性损失总量的91.2%。间隙区不同流动结构对湍动能生成的影存在明显差异，水翼吸力面的强剪切效应主要生成湍动能的分量，而TLV、TSV和IV等间隙涡结构则主要生成湍动能的和分量；湍动能产生机制分析表明，湍动能生成项分量Pvw是TLV和TSV中湍动能生成的主导因素，减小TSV和TLV内的速度梯度??z，可有效降低湍动能生成，进而减少翼端区域因湍流耗散导致的粘性损失。研究结果可为间隙流动控制提供参考。

关键词：水翼超大涡模拟粘性损失压降间隙流

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双吸离心泵关阀启动过程的瞬态特性研究

农业机械学报 2015年第10期46卷 44-48,55页

作者：刘竹青朱强杨魏黎耀军中国农业大学水利与土木工程学院北京100083

采用数值模拟手段,研究双吸离心泵关阀启动过程的瞬态特性,数值模拟计算域为整个闭式回路,选取的湍流模型是SST-SAS模型。计算过程中通过改变叶轮的旋转加速度来控制泵的启动历时变化,进而达到模拟不同启动历时对于泵启动过程瞬态特性... 详细信息

采用数值模拟手段,研究双吸离心泵关阀启动过程的瞬态特性,数值模拟计算域为整个闭式回路,选取的湍流模型是SST-SAS模型。计算过程中通过改变叶轮的旋转加速度来控制泵的启动历时变化,进而达到模拟不同启动历时对于泵启动过程瞬态特性的影响。数值结果与实验结果吻合良好,研究发现:在启动规律都为直线加速情况下,启动历时对于泵扬程峰值的影响很小;全回路三维模型用来模拟泵启动过程得到的瞬态扬程外特性相比于局部边界的数值模拟结果更为接近实验值;蜗壳内部的压力脉动变化与泵的启动历时有较大关系,随着泵启动历时的减小,蜗壳隔舌处会产生较大的低频压力脉动。

关键词：双吸离心泵快速启动过程瞬态特性数值模拟

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双吸泵系统开阀过程瞬态特性数值模拟

农业机械学报 2015年第12期46卷 74-81页

作者：黎耀军朱强刘竹青杨魏北京市供水管网系统安全与节能工程技术研究中心北京100083

采用SST-SAS湍流模型,对一双吸离心泵闭式系统中泵启动和阀门开启两阶段的瞬态流动进行非定常数值模拟,研究了瞬态扬程、蜗壳内压力脉动及叶轮径向力等瞬态特征的变化规律。结果表明:泵启动阶段的瞬态扬程预测值与试验结果吻合良好;与... 详细信息

采用SST-SAS湍流模型,对一双吸离心泵闭式系统中泵启动和阀门开启两阶段的瞬态流动进行非定常数值模拟,研究了瞬态扬程、蜗壳内压力脉动及叶轮径向力等瞬态特征的变化规律。结果表明:泵启动阶段的瞬态扬程预测值与试验结果吻合良好;与稳态计算结果相比,瞬态开阀过程流动模拟所得扬程预测值与试验结果更为接近;不同开阀时间对泵的瞬态特性有重要影响,随着开阀时间增加,泵的瞬态流量明显增加,瞬态扬程变化不大;开阀过程中,蜗壳上各监测点的压力脉动呈周期性变化,其频率主要为叶片通过频率,蜗壳隔舌处压力脉动幅值变化最为剧烈;叶轮径向力随阀门开度增加而减小,在叶轮旋转周期内,叶轮径向力呈现以叶片通过频率为主频的周期性变化规律。

关键词：双吸泵系统启动过程瞬态特性数值模拟

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轴流泵轮缘间隙非定常流动的大涡模拟

农业机械学报 2013年第S1期44卷 113-118页

作者：黎耀军沈金峰刘竹青唐学林张志民中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 中国水利水电科学研究院北京100044

为了揭示轴流泵叶顶间隙流动特征,采用LES方法和滑移网格技术,对一低比转数轴流泵的内部湍流进行了数值计算,分析了5种不同工况下轮缘间隙泄漏涡形态及叶片近轮缘区压力脉动特性。结果表明:不同工况下,轮缘间隙主泄漏涡均发展至相邻叶... 详细信息

为了揭示轴流泵叶顶间隙流动特征,采用LES方法和滑移网格技术,对一低比转数轴流泵的内部湍流进行了数值计算,分析了5种不同工况下轮缘间隙泄漏涡形态及叶片近轮缘区压力脉动特性。结果表明:不同工况下,轮缘间隙主泄漏涡均发展至相邻叶片正面,其起始位置随流量增加沿流向逐渐上移;主泄漏涡与叶片夹角随流量增加逐渐减小,0.7Qd和1.2Qd工况下分别为20°和14°;叶片表面近轮缘侧压力脉动幅值均随偏离设计工况程度的增大而增加,压力面增幅尤为显著;受轮缘泄漏涡影响,0.7Qd工况下,叶片正面进口边近轮缘侧监测点PP3处压力脉动幅值为设计工况下的8.5倍,脉动频率以高频为主,流量大于1.0Qd时,该监测点压力脉动主频为叶轮转频。

关键词：轴流泵大涡模拟轮缘间隙非定常流动泄漏涡压力脉动

JP75卷盘式喷灌机水涡轮水力性能分析与结构改进设计

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农业机械学报 2018年第1期49卷 100-107页

作者：黎耀军张振洲严海军顾涛中国农业大学北京市供水管网系统安全与节能工程技术研究中心北京100083 水利部建设管理与质量安全中心北京100038 中国灌溉排水发展中心北京100054

为了揭示JP75卷盘式喷灌机切击式水涡轮的水力性能及内部流动特征,采用电涡流制动器阻力代替喷灌机负载,进行水涡轮水力性能试验,并基于SST k-ω模型对水涡轮内部流动进行数值模拟。在此基础上,通过模拟正交试验对影响水涡轮水力性能的... 详细信息

为了揭示JP75卷盘式喷灌机切击式水涡轮的水力性能及内部流动特征,采用电涡流制动器阻力代替喷灌机负载,进行水涡轮水力性能试验,并基于SST k-ω模型对水涡轮内部流动进行数值模拟。在此基础上,通过模拟正交试验对影响水涡轮水力性能的主要因素进行分析。研究结果表明,水涡轮进出口水头差及输出功率随流量增加近似呈抛物线型增加,不同工况下水涡轮效率均低于35%;水涡轮喷嘴出口处存在回流区,回流区的低速流动降低了喷嘴射流速度,造成水涡轮驱动力矩下降;叶轮内存在一个主过流叶片通道,喷嘴出流在叶轮内主要由主过流通道流经叶轮,主过流通道内叶片工作面压力高于其他区域;叶片出口侧环形流道内流速相对较高,对叶轮内非主过流通道流动起阻滞作用,导致叶轮区形成回流漩涡;喷嘴出口直径和叶片侧端间隙大小对水涡轮水力性能有显著影响,模拟正交试验获得了喷嘴出口直径24 mm、叶片侧向切削点与叶轮旋转轴径向距离52.7 mm、叶片侧端间隙6.8 mm的水涡轮改进方案;与原型水涡轮相比,不同工况下,改进方案水涡轮的进出口水头差降低了20%~30%,输出功率提高了10%~15%,效率提高了12~17个百分点,最高可达52.21%。

关键词：卷盘式喷灌机水涡轮数值模拟正交试验水力性能