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离心泵内部空化流动的定常数值模拟及性能预测

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西华大学学报（自然科学版） 2010年第6期29卷 80-84页

作者：刘宜陈建新宋怀德李永乐兰州理工大学流体动力与控制学院甘肃兰州730050

为了研究离心泵内部的空化流动,利用fluent软件中的空蚀模型及混合流体两相流模型,对离心泵的三维湍流空蚀流场进行定常数值模拟,并根据模拟结果显示的液相和空泡相流动特征,预测了离心泵在设计工况下运行时流道内空化发生的位置和程度... 详细信息

为了研究离心泵内部的空化流动,利用fluent软件中的空蚀模型及混合流体两相流模型,对离心泵的三维湍流空蚀流场进行定常数值模拟,并根据模拟结果显示的液相和空泡相流动特征,预测了离心泵在设计工况下运行时流道内空化发生的位置和程度;通过分析空蚀发生过程中叶片上的压力分布,揭示出离心泵流道内部流场的内在特性,最后对泵的性能进行了预测,说明数值模拟可以为离心泵在特定工况下运行时的空化性能预测提供依据。

关键词：离心泵定常数值模拟空化叶片

SCS型中压甲铵泵内流场数值模拟及试验研究

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SCS型中压甲铵泵内流场数值模拟及试验研究

作者：于春雨西南石油大学

学位级别：硕士

中压甲铵泵在尿素生产SNAM工艺中的作用是将低压系统的甲铵液输送到中压系统,它的运行效果关系到尿素生产系统能否长期安全稳定的运行,因此该泵可称为尿素装置中的龙头机泵。由于国内泵厂在运转精度、水力参数、可靠性技术及轴密封技术... 详细信息

中压甲铵泵在尿素生产SNAM工艺中的作用是将低压系统的甲铵液输送到中压系统,它的运行效果关系到尿素生产系统能否长期安全稳定的运行,因此该泵可称为尿素装置中的龙头机泵。由于国内泵厂在运转精度、水力参数、可靠性技术及轴密封技术等方面无法满足要求,大型石化企业均首选国外进口设备。进口设备存在互换性差的缺点,维修所需零件大部分需从国外进口,这既浪费了大量人力、物力,同时在时间上也无法保证,可能造成停车停产,严重影响企业的正常生产,降低企业的经济效益,增加企业的投入成本。实现中压甲铵泵的国产化能够满足国内大型石化企业的需求,并且能积累甲铵泵的设计、生产经验,提高我国泵行业的技术水平,具有显著的经济效益和社会效益。本课题是中压甲铵泵国产化研究的部分内容,主要内容包括：(1)通过对进口中压甲铵泵的理论研究和现场调研分析,深入了解中压甲铵泵的工况及特点,建立中压甲铵泵的故障树,为企业提供甲铵泵故障处理措施,为国产化中压甲铵泵的研究、开发、设计和制造奠定基础;(2)以塔里木石化公司尿素装置的中压甲铵泵为设计参数,利用相似理论及速度系数法并结合泵厂的设计经验,进行SCS型离心泵的水力设计,并利用Solidworks软件建立SCS型中压甲铵泵过流部件的三维模型;(3)利用CFX流场分析软件对定常下不同工况的中压甲铵泵进行数值模拟分析,计算出泵的特性参数,得到中压甲铵泵内流场压力和速度分布的基本规律;对非定常工况下对中压甲铵泵内流场进行数值模拟,得到旋转周期内压力和扬程的变化规律以及非定常条件下的离心泵特性参数。(4)通过样机试验测试SCS型中压甲铵泵的外部特性,并同数值模拟结果、进口甲铵泵的性能进行对比分析,验证数值模拟结果的可靠性及SCS型中压甲铵泵的实用性。本课题的研究对甲铵泵的国产化及自主创新提供了理论依据并起到良好的促进作用,对国产泵的生产厂家具有重要的参考价值,同时对尿素行业的安全高效生产具有重要意义。

关键词：中压甲铵泵水力设计定常数值模拟非定常数值模拟试验研究

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悬停涵道共轴双旋翼干扰流动数值模拟

南昌航空大学学报（自然科学版） 2012年第3期26卷 11-15页

作者：王云丛伟徐江锋戴良忠南昌航空大学江西南昌330063

采用非结构网格法对共轴式涵道双旋翼和涵道单旋翼的气动特性进行了定常Navier-Stokes(N-S)方程数值模拟对比研究和分析。将计算域分别为旋转区与静止区两个子域,涵道入口前缘形成负压区是涵道产生附加拉力的原因所在。对比计算结果表明... 详细信息

采用非结构网格法对共轴式涵道双旋翼和涵道单旋翼的气动特性进行了定常Navier-Stokes(N-S)方程数值模拟对比研究和分析。将计算域分别为旋转区与静止区两个子域,涵道入口前缘形成负压区是涵道产生附加拉力的原因所在。对比计算结果表明:双旋翼及涵道间的相互干扰使得上下旋翼的拉力性能下降,上旋翼对下旋翼的干扰程度大于下旋翼对上旋翼的影响程度;桨叶总距角增加,则下洗速度大幅度增加,拉力系数增加;涵道双旋翼之间距离增加,上、下旋翼拉力系数均增大,总拉力系数增大,上、下旋翼间的干扰减弱,总拉力性能提升;随着总距角的增加,涵道双旋翼和涵道单旋翼涵道产生的附加拉力均增加,涵道附加拉力在总拉力中所占的比重有所减少;增大桨涵间隙可使涵道双旋翼增升效益降低,在设计中要尽可能减小桨涵间隙。

关键词：非结构网格共轴式涵道双旋翼涵道单旋翼拉力系数定常数值模拟

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中压甲铵泵内流场数值模拟分析

河南科技 2015年第2期34卷 39-41页

作者：于春雨陈波彭景朱小兵西南石油大学机电工程学院四川成都610500 重庆天然气净化总厂重庆401200

本文利用相似理论及速度系数法进行中压甲铵泵的水力设计,并利用Solidworks软件建立过流部件的三维模型,利用CFX流场分析软件对定常下的中压甲铵泵进行数值模拟分析,计算出泵的特性参数,判断离心泵设计的合理性;对非定常工况下中压甲铵... 详细信息

本文利用相似理论及速度系数法进行中压甲铵泵的水力设计,并利用Solidworks软件建立过流部件的三维模型,利用CFX流场分析软件对定常下的中压甲铵泵进行数值模拟分析,计算出泵的特性参数,判断离心泵设计的合理性;对非定常工况下中压甲铵泵内流场进行数值模拟,得到旋转周期内压力和扬程的变化规律以及非定常条件下的离心泵特性参数。

关键词：中压甲铵泵水力设计定常数值模拟非定常数值模拟

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水平井多级井下离心增压器重复性研究

石油机械 2018年第2期46卷 68-76页

作者：刘明尧任帅张国峰陈霞武汉理工大学机电工程学院中石化江汉石油工程有限公司页岩气开采技术服务公司

为使井下机器人适应不同的牵引工况,在全流量范围内对四级井下离心增压器进行定常数值模拟,研究了各级增压模块的重复性。研究结果表明:整机及各级增压模块的流量扬程曲线均单调递减,效率均在设计点达到最大值;第1级增压模块的外特性和... 详细信息

为使井下机器人适应不同的牵引工况,在全流量范围内对四级井下离心增压器进行定常数值模拟,研究了各级增压模块的重复性。研究结果表明:整机及各级增压模块的流量扬程曲线均单调递减,效率均在设计点达到最大值;第1级增压模块的外特性和内部流动参数与其他3级相比有明显的差别;第2、3、4级增压模块水流进口条件和水力参数均相同,外特性和内部流动参数表现出良好的一致性,即从第2级开始满足重复性,级数和牵引力成正比,可以通过增加级数的方式增大牵引力,满足各种牵引工况的要求,同时可以用2级井下离心增压器模型预测多级特性,减小了性能预测时的工作量。研究结果对水平井技术的发展具有一定的促进作用。

关键词：多级井下离心增压器全流量范围定常数值模拟重复性外特性 FLUENT

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前弯型叶片叶轮液力透平水力性能研究

前弯型叶片叶轮液力透平水力性能研究

作者：陈凯江苏大学

学位级别：硕士

世界经济飞速发展,能源需求随之增长,各国学者纷纷加大了对新能源技术的研究。在化工生产工艺流程以及小水电领域常常使用液力透平回收液体中的能量,目前国内外多数使用离心泵反转用作液力透平。在离心泵反转用作液力透平的工程实践中,... 详细信息

世界经济飞速发展,能源需求随之增长,各国学者纷纷加大了对新能源技术的研究。在化工生产工艺流程以及小水电领域常常使用液力透平回收液体中的能量,目前国内外多数使用离心泵反转用作液力透平。在离心泵反转用作液力透平的工程实践中,现存的主要问题有:高效点处效率偏低,高效工作区范围较小等。分析产生这些问题的原因主要有:其一,反转用作液力透平的离心泵一般是按离心泵的设计方法进行设计与优化的,并未针对反转用作液力透平的使用工况进行设计与优化。当离心泵反转用作液力透平时,蜗壳、叶轮等水力部件不适合液力透平的工况,导致液力透平的效率偏低;其二,反转用作液力透平的离心泵叶轮叶片多数为后弯型,此种叶轮在透平工况下高效区范围窄,当流量变化较大时,液力透平的效率会快速下降;前弯型叶片叶轮液力透平的高效区范围比后弯型叶片叶轮液力透平宽。本课题的主要工作如下:1.对现有后弯型叶片叶轮进行再设计,使用BladeGen设计了比转速为59、107和145的前弯型叶片叶轮液力透平,供后续实验、数值模拟使用。2.通过数值模拟与试验对比,得到一种较为准确模拟前弯型叶片叶轮液力透平的方法。3.通过数值模拟比转速为59、107和145的前弯型叶片叶轮液力透平,掌握了不同比转速的前弯型叶片叶轮液力透平的外特性、流场分布以及水力损失分布等。4.研究了叶片数、包角、叶轮外径以及切割叶轮等对前弯型叶片叶轮液力透平的外特性、流场分布、水力损失的影响。本文的创造性成果有:1.对现有离心泵作透平的后弯型叶轮进行了改型,设计了前弯型叶片叶轮;通过对比实验结果与数值模拟结果,找到了较为准确的数值模拟方法。2.对比转速为59、107和145的前弯型叶片叶轮液力透平进行了数值模拟研究,得到了不同比转速的前弯型叶片叶轮液力透平的外特性曲线,分析流场分布、水力损失分布规律,寻找优化方向。3.对前弯型叶片叶轮的几个主要参数(叶片数、包角和叶轮外径等)进行了数值模拟研究,得到了不同几何参数下的前弯型叶片叶轮液力透平的外特性曲线、流场分布、水力损失分布规律,探讨叶轮几个主要几何参数(叶片数、包角、叶轮外径等)对液力透平水力性能的影响规律,为工程实践提供理论基础。

关键词：液力透平前弯型叶片叶轮定常数值模拟实验验证理论分析

塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵内流场分析及特性试验

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塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵内流场分析及特性试验

作者：宋书林西安石油大学

学位级别：硕士

中压甲铵泵在尿素生产SNAM工艺中的作用是将低压系统的甲铵液输送到中压系统,它的运行效果关系到尿素生产系统能否长期安全稳定的运行,因此该泵可称为尿素装置中的龙头机泵。由于国内泵厂在运转精度、水力参数、可靠性技术及轴密封技术等方面无法满足要求,大型石化企业均首选国外进口设备。进口设备存在互换性差的缺点,维修所需零件大部分需从国外进口,这既浪费了大量人力、物力,同时在时间上也无法保证,可能造成停车停产,严重影响企业的正常生产,降低企业的经济效益,增加企业的投入成本。实现中压甲铵泵的国产化能够满足国内大型石化企业的需求,并且能积累甲铵泵的设计、生产经验,提高我国泵行业的技术水平,具有显著的经济效益和社会效益。本课题是中压甲铵泵国产化研究的部分内容,主要内容包括:(1)通过对进口中压甲铵泵的理论研究和现场调研分析,深入了解中压甲铵泵的工况及特点,建立中压甲铵泵的故障树,为企业提供甲铵泵故障处理措施,为国产化中压甲铵泵的研究、开发、设计和制造奠定基础;(2)以塔里木石化公司尿素装置的中压甲铵泵为设计参数,利用相似理论及速度系数法并结合泵厂的设计经验,进行塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵的水力设计,并利用Solidworks软件建立塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵过流部件的三维模型;(3)利用CFX流场分析软件对定常下不同工况的中压甲铵泵进行数值模拟分析,计算出泵的特性参数,得到中压甲铵泵内流场压力和速度分布的基本规律;对非定常工况下对中压甲铵泵内流场进行数值模拟,得到旋转周期内压力和扬程的变化规律以及非定常条件下的离心泵特性参数。(4)通过样机试验测试塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵的外部特性,并同数值模拟结果、进口甲铵泵的性能进行对比分析,验证数值模拟结果的可靠性及塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵的实用性。本课题的研究对甲铵泵的国产化及自主创新提供了理论依据并起到良好的促进作用,对国产泵的生产厂家具有重要的参考价值,同时对尿素行业的安全高效生产具有重要意义。

关键词：中压甲铵泵水力设计定常数值模拟非定常数值模拟试验研究

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井下电视喷水驱污影响因素研究

数字制造科学 2020年第2期 97-101页

作者：刘明尧张岭武育斌杜常饶武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070

针对常规井下电视技术在污浊的井下难以获取清晰图像问题,在井下电视系统中加入喷水驱污装置,喷出高压水从而保证井下电视清晰成像。为了研究井下电视喷水驱污的影响因素,对喷口角度、喷口流速、喷口数量进行定常数值模拟分析。研究结... 详细信息

针对常规井下电视技术在污浊的井下难以获取清晰图像问题,在井下电视系统中加入喷水驱污装置,喷出高压水从而保证井下电视清晰成像。为了研究井下电视喷水驱污的影响因素,对喷口角度、喷口流速、喷口数量进行定常数值模拟分析。研究结果表明:喷口角度在25°时对前方区域的冲洗效果最好;随着喷口流速的增大,观测点处水的体积分数达到80%的时间逐渐缩短,结合成本和工程要求,20 m/s为最佳流速;随着喷口数量的增多,成像区域清晰度逐渐提高,因此,在空间允许的情况下,8喷口比6喷口要好,4喷口情况下的流场均匀性较差。通过对诸多影响因素分析,确定了在井下复杂环境中喷水驱污装置的最佳设计参数,研究结果对井下电视技术的发展具有一定的促进作用。

关键词：井下电视喷水驱污定常数值模拟双相流

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大型双向流道泵装置优化与试验研究

江苏水利 2017年第7期33卷 28-32页

作者：张鹏王麦琪李彦军孟凡安徽省水利水电勘测设计院安徽合肥230088 江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013

双向进出水流道泵装置可以同时满足引、排水功能,被广泛应用于沿江滨湖地区。但是由于双向进水流道形状功能的特殊性,进水喇叭管型线和悬空高度的匹配直接影响到流道出口水流的流态,严重影响泵装置的效率和运行稳定性。本文共设计了6种... 详细信息

双向进出水流道泵装置可以同时满足引、排水功能,被广泛应用于沿江滨湖地区。但是由于双向进水流道形状功能的特殊性,进水喇叭管型线和悬空高度的匹配直接影响到流道出口水流的流态,严重影响泵装置的效率和运行稳定性。本文共设计了6种喇叭管高度,并通过不同喇叭管高度对水力损失、出口流速均匀度以及出口水流平均偏流角的影响,选择了最优喇叭管高度。对优化后的泵装置模型进行全流场计算,验证优化后的进水流道与水泵匹配性。对优化后的泵装置模型进行外特性试验。试验结果表明,计算结果与试验值吻合较好,优化后的泵装置在不同工况下均可以稳定运行,最高装置效率可达76%,达到或接近单向立式泵装置的效率水平。

关键词：双向进出水流道轴流泵装置定常数值模拟模型试验