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叶片数对混流泵作透平特性的影响

排灌机械工程学报 2023年第5期41卷 440-444,453页

作者：杨孙圣周成孔详序邵珂方恬江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013 中工工程机械成套有限公司北京100070

为研究叶片数对混流泵作透平性能的影响,在叶轮其他主要几何参数不变的情况下,应用计算流体动力学软件ANSYS CFX对叶片数分别为6,7,8,9,10,11,12的泵作透平进行数值计算,得到不同叶片数时混流泵作透平的外特性曲线、内流压力场、速度流... 详细信息

为研究叶片数对混流泵作透平性能的影响,在叶轮其他主要几何参数不变的情况下,应用计算流体动力学软件ANSYS CFX对叶片数分别为6,7,8,9,10,11,12的泵作透平进行数值计算,得到不同叶片数时混流泵作透平的外特性曲线、内流压力场、速度流线场、湍动能分布等.通过对比分析,得到叶片数对混流泵作透平的影响规律.结果表明:叶片数对混流泵作透平的扬程、轴功率有一定影响,叶片数Z=8时透平效率最高;随着叶片数逐渐增大,叶片对流体的约束能力加强,叶轮进口处的旋涡区域逐渐变小,内部流动得到改善;叶片数越大,湍流集中现象越明显,叶片进口处的湍动能越小,湍流动能分布越均匀;叶片数过大不利于混流泵作透平性能的提升,即存在最佳叶片数Z=8使得透平的性能达到最佳.

关键词：混流泵作透平叶片数湍动能压力下降

相同叶栅稠密度下叶片数对复合式叶轮内流场的影响

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机械工程学报 2022年第14期58卷 320-327页

作者：宁超袁寿其李亚林徐慧郑峰江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心镇江212013 宁波方太厨具有限公司宁波315336

由于复合式叶轮的复杂结构,叶轮中会产生间隙涡、轴向旋涡等涡结构,这些涡会严重影响流体机械的内流场及外特性。为了揭示叶片数对新型开放式水泵水力性能及内部流场的影响,采用k-ε湍流模型,对相同叶栅稠密度下四种不同的叶片数方案进... 详细信息

由于复合式叶轮的复杂结构,叶轮中会产生间隙涡、轴向旋涡等涡结构,这些涡会严重影响流体机械的内流场及外特性。为了揭示叶片数对新型开放式水泵水力性能及内部流场的影响,采用k-ε湍流模型,对相同叶栅稠密度下四种不同的叶片数方案进行了数值模拟,研究了各方案叶轮的内流特征,结果表明蜗壳的双隔舌设计对叶轮流道内的流场产生影响,叶轮内流动呈现交替变化的规律,叶轮进口和出口受到较高的湍流作用而中心处涡强度相对较低。随着叶片数的增大,复合式叶片的水力性能升高,叶轮内压力减小但涡量明显增大,涡的强度也随之增大。通过Q准则对涡结构的识别,分析了不同截面处涡团的分布,结果表明叶片尾缘脱落涡与二次流相互作用在叶轮吸力面产生大量的涡结构。叶顶间隙的泄漏涡从叶片背面向流道中间发展,随着流动的发展,涡的范围变大,形状也发生改变。研究结果为复合式叶轮叶片数的选取提供了理论依据。

关键词：叶片数复合式叶轮 Q准则数值模拟

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叶片数对倒伞曝气机曝气性能影响试验研究

排灌机械工程学报 2020年第9期38卷 922-927页

作者：刘厚林尚欢欢唐晓晨张兴董亮郭瑾楠汪文生江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013 江苏振华泵业制造有限公司江苏泰州225500 中国石油天然气股份有限公司管道分公司管道科技研究中心河北廊坊065000 贝特环保通用设备制造有限公司江苏南京210000

为了研究各不同状态下叶片数对倒伞曝气机曝气性能的影响,制作了叶片数分别为6枚和8枚的2个倒伞曝气机叶轮,进行了溶解氧试验来研究倒伞曝气机的曝气性能.通过改变曝气池液位高度及倒伞曝气机浸没深度,研究了不同叶片数下,标准氧总转移... 详细信息

为了研究各不同状态下叶片数对倒伞曝气机曝气性能的影响,制作了叶片数分别为6枚和8枚的2个倒伞曝气机叶轮,进行了溶解氧试验来研究倒伞曝气机的曝气性能.通过改变曝气池液位高度及倒伞曝气机浸没深度,研究了不同叶片数下,标准氧总转移系数、标准充氧能力和标准动力效率的变化规律.结果表明:在同一转速下,8叶片倒伞曝气机的标准氧总转移系数和标准充氧能力明显高于6叶片的.倒伞曝气机的叶片增加,叶轮的抛洒强度增加,液体与空气的接触面积增大,氧传质效率得到有效提高.同时,靠近自由液面的液体波动加大,使液体与气泡间的相互作用更加剧烈,增大了湍动传质的能力.但是增加叶片数会使得消耗的功率增加,故相同转速下不同叶片数的倒伞曝气机的标准动力效率差别较小.研究为倒伞曝气机的经济运行提供参考.

关键词：倒伞曝气机叶片数标准氧总转移系数标准充氧能力标准动力效率

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叶片数对离心泵振动噪声性能的影响

农业工程学报 2019年第23期35卷 73-79,I0002页

作者：谈明高陆友东吴泽瑾吴贤芳刘厚林江苏大学流体机械及工程技术研究中心镇江212013 江苏大学能源与动力工程学院镇江212013

叶片数是离心泵的主要几何参数之一。为研究叶片数对离心泵振动噪声性能的影响,以比转速为97的离心泵为例,对比了不同叶片数下的水力和振动噪声性能,并采用FEM\BEM声振耦合计算方法对流动激励下的振动及其声辐射噪声进行了数值模拟,同... 详细信息

叶片数是离心泵的主要几何参数之一。为研究叶片数对离心泵振动噪声性能的影响,以比转速为97的离心泵为例,对比了不同叶片数下的水力和振动噪声性能,并采用FEM\BEM声振耦合计算方法对流动激励下的振动及其声辐射噪声进行了数值模拟,同时与试验数据进行对比分析。结果表明:提出的数值模拟方法可用于预测泵的流动诱导振动和声辐射性能,且在模拟中考虑口环泄漏的影响能够提高计算精度,有口环方案预测得到的振幅较无口环方案的预测精度提高了13.5%。随着叶片数的增加,扬程和轴功率均逐渐增大,最大增幅分别为15.9%和14.1%;效率随叶片数的增加呈先增大后减小再增大的趋势。离心泵蜗壳的压力脉动幅值随叶片数的减小而增大。由于叶轮蜗壳动静干涉的作用,蜗壳隔舌处、第1到第2断面间和扩压管壁面等3个区域的压力脉动幅值相对较高。随着叶片数的减少,蜗壳壁面的振动位移有所增大,最大位移主要发生蜗壳第8断面处。振动速度随着叶片数的增大后减小,与振动位移的规律有一定的差异,振动高速区主要集中在隔舌、蜗壳的第4与第6断面之间和靠近扩压管的第8断面处。设计工况下,泵在叶频对应的声压级和声强随着叶片数的增加先增大后减小,高声压级区域主要出现在泵出口附近的高振动速度引起的垂直方向。综合考虑水力和振动噪声性能,确定该模型泵的最佳叶片数为6。

关键词：离心泵数值模拟压力口环泄漏叶片数振动噪声

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叶片数对离心泵小流量工况空化特性的影响

农业机械学报 2015年第4期46卷 21-27页

作者：付燕霞袁寿其袁建平周帮伦王鹏江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013

为研究小流量下离心泵的空化特性,采用ANSYS CFX 14.5,基于k-ε湍流模型和Rayleigh-Plesset空化模型,以3种叶片数叶轮的IS50-65-160型离心泵为研究对象,对其内部空化流动分别进行了数值模拟。为了提高数值计算准确性,进行了网格无关性分... 详细信息

为研究小流量下离心泵的空化特性,采用ANSYS CFX 14.5,基于k-ε湍流模型和Rayleigh-Plesset空化模型,以3种叶片数叶轮的IS50-65-160型离心泵为研究对象,对其内部空化流动分别进行了数值模拟。为了提高数值计算准确性,进行了网格无关性分析,且从泵空化性能、叶轮所受扭矩及轴向力分析了叶片数对泵小流量下空化特性的影响规律。研究结果表明:当叶片数从4增加至8时,离心泵扬程增加,但其效率变化较复杂。小流量工况下,随着空化系数降低,各叶片数叶轮扭矩与泵扬程均不同步地发生陡降,且出现相似地匍匐下降规律;当扬程下降3%后,各叶轮所受轴向力的大小几乎恒定;单个叶片流道的空泡体积出现突增,明显较其他叶片流道大,各叶片流道空泡分布极不对称。研究发现,离心泵扬程及扭矩匍匐下降特性很可能与不对称叶片空化相关。

关键词：离心泵小流量工况叶片数空化性能空泡体积分数数值模拟

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叶片数对离心泵瞬态空化特性的影响

热能动力工程 2019年第11期34卷 1-7页

作者：赵伟国马亮亮张舒研咸丽霞兰州理工大学能源与动力工程学院

为研究叶片数在离心泵设计工况下对瞬态空化特性的影响,基于SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型,以3种叶轮叶片数的离心泵为研究对象对其内部空化流动进行三维非定常数值模拟。结果表明:对于3组不同叶片数(Z=4、5、6)的叶轮,随着叶片数逐... 详细信息

为研究叶片数在离心泵设计工况下对瞬态空化特性的影响,基于SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型,以3种叶轮叶片数的离心泵为研究对象对其内部空化流动进行三维非定常数值模拟。结果表明:对于3组不同叶片数(Z=4、5、6)的叶轮,随着叶片数逐渐增加,离心泵扬程增加,但效率无明显差异;不同叶片数离心泵的空化特性曲线不同,临界空化点压力以及扬程断裂值不同,3种叶轮方案在无空化时的扬程分别为44.8、41.8和39.2 m,扬程断裂的相对值分别占其扬程的27%、25%、32%,即Z=5的叶轮离心泵扬程下降最少;在叶轮的一个旋转周期内,随着时间的增大,Z=4的空泡体积逐渐增加,Z=5和Z=6的空泡体积逐渐减小;叶片数较少时,叶轮流道内相对轴面漩涡运动剧烈,流体的绝对速度降低,造成泵压头的衰减,加速空化发生。

关键词：叶片数离心泵空化特性数值模拟

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叶片数对离心泵叶轮失速特性影响研究

机械工程学报 2016年第10期52卷 207-212页

作者：周佩剑王福军姚志峰中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 浙江工业大学机械工程学院杭州310014

为研究叶片数对离心泵叶轮失速特性的影响,以4种不同叶片数的离心泵叶轮为研究对象,采用改进的亚格子模型(Sub-grid scale model,SGS)对叶轮的内部流场进行数值模拟,得到不同叶片数的失速团的运动规律,以及失速频率、失速团个数、转速... 详细信息

为研究叶片数对离心泵叶轮失速特性的影响,以4种不同叶片数的离心泵叶轮为研究对象,采用改进的亚格子模型(Sub-grid scale model,SGS)对叶轮的内部流场进行数值模拟,得到不同叶片数的失速团的运动规律,以及失速频率、失速团个数、转速等特性参数。研究表明,叶片数对叶轮内部失速团的类型有显著影响,当叶片数为偶数时,会发生'交替失速'流动现象;当叶片数为奇数时,会发生'旋转失速'流动现象。另外,叶片数对失速团特征参数也有一定影响。当发生'交替失速'时,叶片数增多,失速团的数量也随之增多,失速频率也随之变化,4叶片叶轮失速团的失速频率约是6叶片的2.4倍;而当发生'旋转失速'时,叶片数增多,失速团的数量也随之增多,转速也随之增大,7叶片叶轮失速团的转速约是5叶片的1.8倍,失速频率是它的3.8倍。

关键词：离心泵叶片数交替失速旋转失速

叶片数对尾缘加弯板垂直轴风力机功率影响数值模拟

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排灌机械工程学报 2018年第3期36卷 215-222页

作者：李岩赵守阳姜禹冯放张婷婷东北农业大学工程学院黑龙江哈尔滨150030 寒地农业可再生资源利用技术与装备黑龙江省重点实验室黑龙江哈尔滨150030

为了探究叶片数量对叶片尾缘加装弯板直线翼垂直轴风力机气动特性的影响,通过不同叶片数量下直线翼叶片尾缘加弯板对垂直轴风力机叶片周围流场改善情况的对比,分析其气动特性变化.选取NACA0018直线翼型作为研究对象,利用数值模拟计算7... 详细信息

为了探究叶片数量对叶片尾缘加装弯板直线翼垂直轴风力机气动特性的影响,通过不同叶片数量下直线翼叶片尾缘加弯板对垂直轴风力机叶片周围流场改善情况的对比,分析其气动特性变化.选取NACA0018直线翼型作为研究对象,利用数值模拟计算7种弯板长度下,2,3,4这3种叶片数量下的直线翼垂直轴风力机动态输出特性和静态起动特性.研究结果显示:该类升力型垂直轴风力机的气动特性受到叶片数量和弯板长度的综合影响,弯弦比的增加能够提升风力机的阻力性能,但会弱化因叶片数量增加导致风力机产生的功率系数的差别;在不同叶片数量下,适当弯板长度对风力机静态起动性能具有优化作用,但其起到优化作用的方位角不同,且2叶片时优化效果最佳,平均转矩系数提升40%.该研究为垂直轴风力机叶片尾缘的设计与优化提供依据.

关键词：垂直轴风力机叶片数叶片尾缘弯板功率特性数值模拟

叶片数与叶片厚度协同设计对离心泵性能的影响研究

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中国农村水利水电 2021年第5期 31-36,42页

作者：邓强宋文武周月宿科陶成西华大学能源与动力工程学院成都610039 西华大学流体及动力机械教育部重点实验室成都610039

为了研究叶片数与叶片厚度的协同设计对离心泵叶轮性能的影响,采用k-Epsilon湍流模型在ANSYS CFX商用软件中,分别对3种叶片数和3种叶片厚度协同设计的9种模型在0.8Qd、1.0Qd、1.2Qd三种流量下进行定常和非定常的数值模拟,分析了各组方... 详细信息

为了研究叶片数与叶片厚度的协同设计对离心泵叶轮性能的影响,采用k-Epsilon湍流模型在ANSYS CFX商用软件中,分别对3种叶片数和3种叶片厚度协同设计的9种模型在0.8Qd、1.0Qd、1.2Qd三种流量下进行定常和非定常的数值模拟,分析了各组方案的外特性曲线、内部流场及叶轮流道压力脉动特性。研究结果表明:协同方案中适当的同时增加叶片数并减小叶片厚度能增加离心泵效率,提高叶轮截面液体流速分布的均匀性,降低叶轮流道处压力脉动;在各协同方案中,叶片数对各流量下叶轮截面静压力和小流量下湍动能区域面积大小起主导作用,最大静压力值和静压力分布均匀性随着叶片数的增加而增加。

关键词：离心泵叶片数叶片厚度协同设计压力脉动