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微型高速燃油泵非定常流动及振动特性

排灌机械工程学报 2023年第11期41卷 1096-1103页

作者：王维军代勇波谭向军吴大转王立闻陈东中航工业成都凯天电子股份有限公司四川成都610091 浙江大学能源工程学院浙江杭州310000 东方电气集团科学技术研究院有限公司四川成都611731 陆军装备部航空军事代表局驻成都地区航空军事代表室四川成都610091

以某微型高速燃油泵三维模型为研究对象,采用SST k-ω湍流模型、PCB 352C33型加速度传感器和DASP-V11采集与实时分析软件,基于数值计算与试验手段分别获得了定常工况下燃油泵内部压力、速度、湍动能及非定常工况下燃油泵径向力、轴向力... 详细信息

以某微型高速燃油泵三维模型为研究对象,采用SST k-ω湍流模型、PCB 352C33型加速度传感器和DASP-V11采集与实时分析软件,基于数值计算与试验手段分别获得了定常工况下燃油泵内部压力、速度、湍动能及非定常工况下燃油泵径向力、轴向力、监测点压力脉动及3个轴向X,Y,Z的振动加速度值,并采用快速傅里叶变换得到监测点与3个轴向的频域图.研究结果表明:采用SST k-ω湍流模型及叶片表面加密的数值求解结果与试验结果相吻合,叶片表面Y^(+)为0~2.00,蜗壳壁面Y^(+)为0.03~25.58;与常规离心泵一样,小流量工况下,燃油泵叶轮与蜗壳中存在明显的流动分离与湍动能耗散区;非定常流动中,燃油泵径向力在X,Y方向的分量没有明显的周期性,而轴向力的周期性与叶片数相等;蜗壳、叶轮动静干涉区的监测点呈明显的周期性,压力脉动幅值在叶频960 Hz,而振动脉动幅值在2倍叶频1 920 Hz,Z轴的振动幅值均高于其他2个轴向.研究结果可为高速燃油泵非定常流动设计优化提供一定的参考依据.

关键词：燃油泵非定常流动径向力轴向力压力脉动振动快速傅里叶变换

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水泵水轮机开机过程水力特性研究

水力发电学报 2023年第2期42卷 97-104页

作者：黄文龙毕慧丽叶永进张绍政尹禧龙黄星星王正伟金州福建厦门抽水蓄能有限公司福建厦门361012 清华大学能源与动力工程系北京100084 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 瑞士瑞华智慧能源未来能源研究院苏黎世8706

抽水蓄能电站水泵水轮机组在开机过程中产生剧烈的压力波动,转轮内复杂流动和压力脉动是引起固定部件强烈振动的主要原因之一。因此,需要对水泵水轮机开机过程的物理机理进行深入研究。本文同时建立了厦门抽水蓄能电站管路系统的一维特... 详细信息

抽水蓄能电站水泵水轮机组在开机过程中产生剧烈的压力波动,转轮内复杂流动和压力脉动是引起固定部件强烈振动的主要原因之一。因此,需要对水泵水轮机开机过程的物理机理进行深入研究。本文同时建立了厦门抽水蓄能电站管路系统的一维特征线水力模型及水泵水轮机组过水流道的三维流场计算模型,开展了机组发电开机过程一维三维耦合的数值计算,重点分析了机组开机过程瞬时流动特点,以及转轮径向力和轴向力变化与外特性的内在关联性。研究发现,机组开机至空载状态时,由于导叶开度小、转速上升快,在无叶区形成了速率很高的水环,同时转轮流道内充斥着大量复杂的漩涡结构,导致了流量与转矩的突降。导叶动作、转速对径向力、轴向力的变化规律有直接的影响,开机过程中转轮径向力的变化趋势与活动导叶动作过程基本一致。轴向力的变化趋势与机组转速变化基本一致,转速和轴向水推力数值总体上为逐渐增大的趋势。本文研究结论为抽水蓄能机组和高水头混流式水轮机的开机过程物理机理和规律提供了有价值的参考。

关键词：水泵水轮机开机过程一维三维耦合径向力轴向水推力

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粒径对高比转速离心泵瞬态流动特性的影响

热能动力工程 2022年第2期37卷 38-45页

作者：何峻符杰钟卫谢沁颖西华大学能源与动力工程学院四川成都610039

基于RNG k-ε湍流模型,利用ANSYS软件对一高比转速离心泵进行固液两相流非定常数值模拟,分析颗粒粒径变化对压力脉动、瞬时湍动能以及径向力的影响。结果表明:随着粒径增大,在小流量工况下离心泵效率逐渐降低,而在大流量工况下离心泵效... 详细信息

基于RNG k-ε湍流模型,利用ANSYS软件对一高比转速离心泵进行固液两相流非定常数值模拟,分析颗粒粒径变化对压力脉动、瞬时湍动能以及径向力的影响。结果表明:随着粒径增大,在小流量工况下离心泵效率逐渐降低,而在大流量工况下离心泵效率先增加后降低;在叶轮流道内靠近进口处其压力值先减小后增大,在流道中段及出口段处其压力值不断减小;作用在叶轮上的径向力先减小后增大,对隔舌处径向力影响较小;同一周期内,随着时间增大,叶轮内瞬时湍动能逐渐减小,减小趋势随着粒径的增大而愈发明显;在不同的粒径下,叶轮流道中压力脉动的主频率和隔舌上压力脉动的主频率分别以转频的1倍和叶频的1倍出现。

关键词：固液两相流颗粒粒径压力脉动径向力

转速-力-热耦合下驱动电机轴承放电击穿特性研究

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汽车技术 2023年第10期 42-50页

作者：陈威赵礼辉王震翁硕张东东上海理工大学上海200093 机械工业汽车强度与可靠性评价重点实验室上海200093 上海新能源汽车可靠性评价公共技术平台上海200093

为明确驱动电机轴承的放电击穿特性(放电电压、放电电流、放电能量、放电电流密度等)及其影响因素,从而减轻轴承表面的电蚀损伤,通过建立某驱动电机集中参数共模等效电路提取轴电压,依据弹流润滑理论确定最小油膜厚度下的阈值电压,结合... 详细信息

为明确驱动电机轴承的放电击穿特性(放电电压、放电电流、放电能量、放电电流密度等)及其影响因素,从而减轻轴承表面的电蚀损伤,通过建立某驱动电机集中参数共模等效电路提取轴电压,依据弹流润滑理论确定最小油膜厚度下的阈值电压,结合放电击穿模型分析了轴承放电击穿特性,明确了不同转速、温度及受力条件下放电击穿特性的变化规律,结果表明,随着转速的降低与温度、径向力的升高,放电击穿特性相关参数逐渐减小,同时,转速、温度对轴承放电击穿特性的影响较径向力的影响更显著。

关键词：驱动电机轴承电火花腐蚀转速温度径向力放电击穿特性

双蜗壳隔板设计参数对离心泵外特性和径向力特性的影响

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排灌机械工程学报 2023年第10期41卷 988-992,1006页

作者：董志强上海凯士比泵有限公司上海200245

为了阐释隔板起点位置、终点位置及二者匹配关系对离心泵外特性和径向力特性的影响,文中提出6种研究方案,借助仿真软件CFX分别对每种方案进行全流道稳态模拟,进而获得离心泵内部流动状态、机组外特性及径向力参数,并对部分方案进行水力... 详细信息

为了阐释隔板起点位置、终点位置及二者匹配关系对离心泵外特性和径向力特性的影响,文中提出6种研究方案,借助仿真软件CFX分别对每种方案进行全流道稳态模拟,进而获得离心泵内部流动状态、机组外特性及径向力参数,并对部分方案进行水力性能测试以验证计算准确性.研究结果表明:最优隔板模型起点位置与隔舌相隔180°,终点位置与起点位置处于同一径向平面,该模型能兼顾离心泵的外特性及径向力特性;离心泵外特性对隔板起点位置不敏感,在理想隔板模型起点位置基础上,将隔板起点与隔舌之间角度额外增加30°,外特性变化最大偏差均小于2%;隔板长度随着隔板终点位置向蜗壳出口的移动而增加,这对小流量工况下离心泵内部流态具有一定整流作用,外特性曲线表现出小流量变优、大流量变差的特点,曲线形状趋于陡峭;隔板起点、终点偏于最优模型时,蜗壳平衡径向能力呈下降趋势,但均优于单蜗壳.研究结果可以为解决小基圆蜗壳因空间狭小难以实现双蜗壳设计提供参考.

关键词：离心泵双蜗壳隔板设计径向力外特性

径向力对螺旋离心泵转子系统动力学响应的影响

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江苏大学学报（自然科学版） 2018年第3期39卷 290-295页

作者：袁丹青王航丛小青季明张楠江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013

为了研究流体激励力对螺旋离心泵转子系统动力学响应的影响,以一台单叶片螺旋离心泵为研究对象,利用CFX 14.5对泵的内部流场进行了非定常计算,得到了不同流量工况下叶轮所受的径向力随时间的变化情况.建立了转子系统的有限元模型,对转... 详细信息

为了研究流体激励力对螺旋离心泵转子系统动力学响应的影响,以一台单叶片螺旋离心泵为研究对象,利用CFX 14.5对泵的内部流场进行了非定常计算,得到了不同流量工况下叶轮所受的径向力随时间的变化情况.建立了转子系统的有限元模型,对转子的临界转速和振型进行了分析,研究了以不同流量工况下的径向力作为外部激励时,转子系统的瞬态响应.结果表明:不同流量工况下,叶轮的径向力均呈周期性变化,周期和叶轮旋转的周期相同;径向力可以分解为恒定量和脉动量,随着频率的增加,脉动峰值逐渐减小;在设计转速下,转子系统不会发生共振;当考虑径向力的作用时,叶轮上监测点处的径向位移呈现复杂的周期性变化,径向力的频率成分会在振动过程中体现出来.

关键词：螺旋离心泵径向力临界转速模态振型瞬态响应

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高速离心泵叶轮动态特性分析

流体机械 2022年第7期50卷 37-43,49页

作者：王彦伟朱启培李育房武汉工程大学化工装备强化与本质安全湖北省重点实验室武汉430205 杭州海康威视数字技术股份有限公司杭州310052

为了研究离心泵叶轮在启动过程以及流体作用力下的动态特性,采用单向流固耦合的方法获取离心泵启动过程中叶轮的动态特性,分析了不同工况下稳态径向力的分布规律以及非定常流动下叶轮所受瞬态径向力的变化规律,并通过谐响应分析获取叶... 详细信息

为了研究离心泵叶轮在启动过程以及流体作用力下的动态特性,采用单向流固耦合的方法获取离心泵启动过程中叶轮的动态特性,分析了不同工况下稳态径向力的分布规律以及非定常流动下叶轮所受瞬态径向力的变化规律,并通过谐响应分析获取叶轮在瞬态径向力下所产生的结构振动特性。研究发现:叶轮在启动阶段所受径向力先急剧增大而后减小,最后稳定到30 N处波动,其振动幅值先急剧增大后减小到0.01 mm处后稳定波动;非定常流动作用下叶轮所受瞬态径向力出现周期性变化,在频率为101.67,610 Hz处,叶轮振动幅值明显增大,表明在这2个频率处叶轮易出现振动失稳。

关键词：离心泵叶轮启动过程非定常流动径向力

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气液两相离心泵受力特性分析

农业工程学报 2019年第23期35卷 66-72页

作者：罗兴锜闫思娜冯建军朱国俊孙帅辉陈森林西安理工大学水利水电学院

离心泵在气液两相流工况运行时,叶轮内部流动极不稳定,为了研究叶轮在该工况下的受力情况,该文采用计算流体动力学的方法对某一气液两相离心泵进行了研究。基于欧拉-欧拉非均相流模型及SST湍流模型求解气液两相流离心泵的三维湍流流场,... 详细信息

离心泵在气液两相流工况运行时,叶轮内部流动极不稳定,为了研究叶轮在该工况下的受力情况,该文采用计算流体动力学的方法对某一气液两相离心泵进行了研究。基于欧拉-欧拉非均相流模型及SST湍流模型求解气液两相流离心泵的三维湍流流场,并将数值模拟结果与试验数据对比,两者吻合较好。通过对不同含气率工况下的离心泵瞬态特性进行分析发现,叶轮所受轴向力的大小随着时间的变化而波动,进口含气率达到3%时,轴向力脉动出现明显的峰值,这些峰值所对应的频率均为叶轮转频,随着进口含气率的增加,出现了2个及以上的峰值,进口含气率为7%工况的轴向力脉动峰值是3%工况的3倍,是5%工况的2倍;叶轮所受径向力大小及径向力脉动幅值均随进口含气率的增加呈先增加后减小的趋势,各工况下径向力脉动峰值所对应的频率均为叶片转频的倍数;通过分析进口含气率分别为1%、3%及7%工况下叶轮中间截面的含气率分布、涡量分布以及静压分布可得,叶轮内含气率较高区域的涡量也较大,而该区域的压力分布也不均匀,由此可见,叶轮内气液分布不均导致了叶轮内的压力分布不均,从而使叶轮受力不均。

关键词：泵两相流数值模拟径向力轴向力

单绕组宽转子极无轴承开关磁阻电机径向力模型的全周期拓展

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电机与控制学报 2023年

作者：周云红王东黄飞孙玉坤谭正一南京工程学院电力工程学院

针对单绕组宽转子极无轴承开关磁阻电机在定转子极非完全交叠区间的径向悬浮力模型空白以及已有定转子极完全交叠区间径向悬浮力模型推导过程复杂且计算量大的不足，本文首先通过磁场有限元分析，分别确定了该电机在定转子转非完全交叠... 详细信息

针对单绕组宽转子极无轴承开关磁阻电机在定转子极非完全交叠区间的径向悬浮力模型空白以及已有定转子极完全交叠区间径向悬浮力模型推导过程复杂且计算量大的不足，本文首先通过磁场有限元分析，分别确定了该电机在定转子转非完全交叠区间和完全交叠区间的电磁场几何分布，计算了气隙磁密，再根据麦克斯韦应力法分别推导了这两个区间的径向力表达式，从而建立了该电机在一个完整周期范围内的径向力数学模型，并通过与三维有限元计算结果的对比验证了该模型的准确性。相比于利用等效磁路图推导径向力模型而言，本文的建模过程更简便，计算量也更小。全周期径向力模型的建立，不仅能为电机本体和控制器设计提供理论参考，还有助于提高该电机控制策略设计的灵活性，也可以提高与传统单绕组无轴承电机控制器的通用性。

关键词：无轴承开关磁阻电机单绕组宽转子径向力全周期麦克斯韦应力