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离心泵进口来流速度扰动不确定性对水力性能及流场的影响

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农业工程学报 2024年第12期40卷 77-85页

作者：陈学炳杨博文张人会郭广强杨军虎兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 甘肃省流体机械及系统重点实验室兰州730050

离心泵运行过程中其进口来流速度随时间的波动对泵的水力性能具有不可忽略的影响,该研究采用非嵌入式多项式混沌(non-intrusive polynomial chaos, NIPC)方法对进口来流速度扰动的不确定性进行量化分析,探究其对离心泵水力性能的影响。... 详细信息

离心泵运行过程中其进口来流速度随时间的波动对泵的水力性能具有不可忽略的影响,该研究采用非嵌入式多项式混沌(non-intrusive polynomial chaos, NIPC)方法对进口来流速度扰动的不确定性进行量化分析,探究其对离心泵水力性能的影响。结果表明:随机来流速度对泵的水力性能具有较大影响,且不确定度越大,其影响越大;进口来流速度扰动会引起泵叶片压力面尾缘与吸力面上压力分布及叶轮流道内流场的变化,从而造成泵的扬程及效率的波动且波动范围较大;同时,来流不确定性的影响在叶轮内流场中的传播是非对称且非均匀的。不同工况下来流速度随时间的扰动对泵性能的影响有所差异,大部分工况下来流速度扰动会造成泵性能的下降,其中不确定度为5%时,扬程最大可下降0.4 m,效率下降3%。对不同工况下泵的进口流速不确定性进行量化分析,能够对离心泵在整个运行工况下的稳健性进行综合评定,为泵稳健性设计提供一定的基础。

关键词：离心泵流速水力性能不确定性分析非嵌入式多项式混沌

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离心泵叶轮硬涂层减振效果研究

流体机械 2024年第5期52卷 99-104页

作者：杨松艾阳李耀武中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

为了在不改变泵水力部件结构方案和基本水力性能的前提下抑制泵的振动,分析了NiCrAlY硬涂层材料对离心泵叶轮振动特性的影响。针对无涂层叶轮、上盖板涂层、下盖板涂层、叶片涂层的4种叶轮模型,采用有限元分析方法计算得到叶轮的固有特... 详细信息

为了在不改变泵水力部件结构方案和基本水力性能的前提下抑制泵的振动,分析了NiCrAlY硬涂层材料对离心泵叶轮振动特性的影响。针对无涂层叶轮、上盖板涂层、下盖板涂层、叶片涂层的4种叶轮模型,采用有限元分析方法计算得到叶轮的固有特性,并进行叶轮的谐响应分析和瞬态响应分析。最后通过涂覆硬涂层前、后的叶轮模态测试以及响应测试,对叶轮涂覆硬涂层的减振效果进行试验验证。研究发现,相对于上盖板和下盖板涂层,叶片表面涂覆硬涂层对叶轮固有特性及振动响应有更大影响,叶片涂覆硬涂层后,叶轮模态阻尼比增加4.76%,减振效果达到22%以上。研究结果可为离心泵的减振降噪提供参考。

关键词：硬涂层离心泵减振效果

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基于图像识别的离心泵空化故障诊断

计量学报 2024年第5期45卷 706-713页

作者：黄海鸣刘妍吴登昊牟介刚中国计量大学计量测试与仪器学院浙江杭州310018

针对利用离心泵一维振动信号进行空化状态识别时,存在信号特征查找不准确和信号受噪音影响较大的问题,提出了一种基于图像识别的离心泵空化故障诊断方法。利用savitzky-golay卷积平滑算法对原始振动信号进行降噪处理,随后将降噪后的信... 详细信息

针对利用离心泵一维振动信号进行空化状态识别时,存在信号特征查找不准确和信号受噪音影响较大的问题,提出了一种基于图像识别的离心泵空化故障诊断方法。利用savitzky-golay卷积平滑算法对原始振动信号进行降噪处理,随后将降噪后的信号转换为伪RGB图片,根据图片所显示的特征设计卷积核,并对图片进行卷积处理得到特征图,对特征图进行单通道变换以减少数据,最后将单通道图片作为LeNet-5神经网络的输入进行空化故障诊断。实验测试结果表明:该方法在加速模型训练速度的同时实现了离心泵空化故障的准确识别,准确率能够达到1。该研究为离心泵空化的快速诊断提供了一种新的方法。

关键词：振动测量图像识别离心泵空化 savitzky-golay卷积平滑算法故障诊断

基于高维混合模型的离心泵叶轮子午面优化设计

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排灌机械工程学报 2024年第4期42卷 325-332页

作者：张金凤俞鑫厚高淑瑜曹璞钰张文佳江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013 江苏大学流体机械温岭研究院浙江温岭317599 浙江省水泵产品质量检验中心浙江温岭317599

为提高离心泵在设计工况下的运行效率和扬程,提出一种基于高维混合模型的离心泵叶轮优化设计方法.选取一台比转数为157的单级离心泵作为研究对象,通过CFturbo软件对优化变量进行参数化,然后结合数值模拟获得高维混合模型的训练集.在此... 详细信息

为提高离心泵在设计工况下的运行效率和扬程,提出一种基于高维混合模型的离心泵叶轮优化设计方法.选取一台比转数为157的单级离心泵作为研究对象,通过CFturbo软件对优化变量进行参数化,然后结合数值模拟获得高维混合模型的训练集.在此基础上采用获取的训练集通过MATLAB机器学习得出效率、扬程与优化参数之间关于支持向量回归的高维模型,并采用遗传算法寻优.在设计工况下,所拟合的高维混合模型预测的效率和扬程值比原模型分别高1.5%和3.2 m,数值模拟验证优化方案的效率和扬程分别比原模型高0.9%和2.1 m.算例研究表明,将高维混合模型应用于离心泵叶轮的优化设计中可以实现快速寻优并提高离心泵水力性能.

关键词：离心泵遗传算法优化设计支持向量机混合模型数值模拟

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离心泵叶片斜开槽抑制空化的研究

中国农村水利水电 2024年

作者：赵伟国李兴国聂雄杰刘莹兰州理工大学能源与动力工程学院普仑斯(福建)泵业有限公司

为了抑制低比转数离心泵的空化，提出改变叶片开槽轴向角度的方法，并设计了3种叶片斜开槽方案。通过数值模拟的方法，对比离心泵试验结果，分析叶片斜开槽对离心泵空化抑制的效果。模拟结果表明：轴向角度为5°的叶片斜开槽对低比转速... 详细信息

为了抑制低比转数离心泵的空化，提出改变叶片开槽轴向角度的方法，并设计了3种叶片斜开槽方案。通过数值模拟的方法，对比离心泵试验结果，分析叶片斜开槽对离心泵空化抑制的效果。模拟结果表明：轴向角度为5°的叶片斜开槽对低比转速离心泵的空化抑制效果最明显，断裂扬程提高了0.281 m；叶片斜开槽抑制了离心泵叶轮流场内空泡的发展，在空化严重阶段空泡体积最多减小了67.25%；叶片斜开槽优化了叶轮流场结构，缩小了叶轮进口低压区，降低了叶轮流道内的湍动能。

关键词：离心泵数值模拟轴向角度斜开槽空化抑制

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离心泵启停水锤现象原因及解决

化工设备与管道 2024年第2期61卷 79-83页

作者：钱程杨永光范吉全邵晨中国寰球工程有限公司北京分公司北京100012

随着我国石油石化行业的大规模化,循环水、消防水等公用工程用水量、扬程均有提高,水锤由于各方面原因时有发生。文章通过对停泵水锤压力计算、某项目试车离心泵启停水锤的发生、原因及解决方法进行分析,指导水系统的工程设计,并从操作... 详细信息

随着我国石油石化行业的大规模化,循环水、消防水等公用工程用水量、扬程均有提高,水锤由于各方面原因时有发生。文章通过对停泵水锤压力计算、某项目试车离心泵启停水锤的发生、原因及解决方法进行分析,指导水系统的工程设计,并从操作层面对离心泵试车启停过程的方案进行了优化,有效地规避了水锤现象的出现。

关键词：离心泵水锤原因分析解决方法

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可变形磨损模型下的微型离心泵复合磨损研究

农业机械学报 2024年

作者：王田田李俊宏南玲博陈帝伊曹东亮韩伟海尔集团兰州理工大学能源与动力工程学院中山大学航空航天学院西北农林科技大学水利与建筑工程学院

为了探究微型离心泵在不同颗粒体积分数下的复合磨损类型与磨损变化，基于计算流体动力学与离散元耦合的方法，通过可变形磨料磨损Archard模型与可变形冲蚀磨损Oka模型对离心泵在不同颗粒体积分数（2%、4%、6%、8%、10%、12%）下的颗粒... 详细信息

为了探究微型离心泵在不同颗粒体积分数下的复合磨损类型与磨损变化，基于计算流体动力学与离散元耦合的方法，通过可变形磨料磨损Archard模型与可变形冲蚀磨损Oka模型对离心泵在不同颗粒体积分数（2%、4%、6%、8%、10%、12%）下的颗粒-部件碰撞占比率、磨损分布与演化进行了研究。通过对比实验结果发现颗粒体积分数在4%附近时颗粒与叶轮叶片、蜗壳的碰撞占比率呈现不同的变化趋势。离心泵中的磨损以磨料磨损为主，磨料磨损中蜗壳为磨损最严重的部件占总磨料磨损量的68.5%，随着颗粒体积分数的增加，蜗壳处的磨料磨损由断面Ⅷ向断面Ⅰ演化，蜗壳前后端先后磨损。冲蚀磨损的高磨损区域主要集中于叶轮叶片，占冲蚀磨损总量的95.83%，蜗壳处的冲蚀磨损断面演化规律与磨料磨损变化规律近似，但蜗壳后端最先被磨损。颗粒体积分数对蜗壳的磨料磨损变形影响较大，蜗壳、叶轮的磨料磨损变形量与冲蚀磨损变形量具有相似的变化趋势。

关键词：离心泵磨料磨损冲蚀磨损可变形磨损颗粒体积分数

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多级串并联离心泵运行特性研究

流体机械 2024年第2期52卷 54-59,91页

作者：王红超魏志聪李晓俊朱祖超新乡航空工业(集团)有限公司河南新乡453003 浙江理工大学浙江省流体传输技术研究重点实验室杭州310018

为了研究泵系统串并联的工作特性,设计了一种由3台泵组成的双进口、双出口的串并联组合形式,通过试验和数值模拟结合的手段对每台泵能量特性进行分析。结果表明,通过对工作模式3不同流量下各泵的流量进行监测,发现并联的一级泵之间流量... 详细信息

为了研究泵系统串并联的工作特性,设计了一种由3台泵组成的双进口、双出口的串并联组合形式,通过试验和数值模拟结合的手段对每台泵能量特性进行分析。结果表明,通过对工作模式3不同流量下各泵的流量进行监测,发现并联的一级泵之间流量分布规律并不相同,最大流量差为0.15 Q_(d),两者之间流量差值随流量的不断增大呈现先增大后减小的规律;出口1的扬程与M2的扬程较为接近,最大差值为0.188 H_(d),与M1的扬程差值较大,最大差值为1.139 H_(d);出口2的扬程基本不随工况发生变化,但是受上游2台并联一级泵的混合流态影响会产生波动。研究结果可为离心泵复杂串并联系统的设计和改进提供参考。

关键词：离心泵串并联能量特性流量分配高效点

基于孪生支持向量回归的多级离心泵外特性曲线预测及设计方法

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机械工程学报 2024年

作者：童哲铭马鑫航浙江大学机械工程学院浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室

准确快速地获取多级离心泵的外特性曲线，对设计过程中泵性能指标的判断具有重要的意义。现有基于CFD数值模拟方法依赖设计人员经验、计算耗时以及偏工况点精度差，提出了一种基于孪生支持向量回归(Twin support vector regression， TS... 详细信息

准确快速地获取多级离心泵的外特性曲线，对设计过程中泵性能指标的判断具有重要的意义。现有基于CFD数值模拟方法依赖设计人员经验、计算耗时以及偏工况点精度差，提出了一种基于孪生支持向量回归(Twin support vector regression， TSVR)的离心泵外特性曲线预测方法。针对多级离心泵流道复杂的特点，筛选出10个结构参数和流量作为模型输入。通过TSVR方法建立输入变量与外特性值之间的复杂非线性关系，对多级离心泵的外特性曲线进行预测。与试验结果相比，所提方法可以较好地预测性能指标，对扬程、效率和轴功预测的平均相对误差分别为1.71%、3.56%、3.36%。此外，与BP神经网络相比，TSVR对扬程和效率预测的均方根误差显著降低。同时，在整个工况范围内，TSVR模型对比传统采用RNG 湍流模型的CFD方法有更高的精度以及计算效率。对比表明，所提方法可提高多级离心泵性能曲线预测的速度和精度，为实现多级泵的快速预测及高效性能设计提供重要的支撑。

关键词：离心泵支持向量回归数值模拟多工况性能预测