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旋流自吸泵内部流场数值模拟及PIV试验

排灌机械工程学报 2019年第12期37卷 1025-1030页

作者：刘轲轲王春林冯一鸣胡蓓蓓江苏大学能源与动力工程学院

为了获得旋流自吸泵的特殊蜗壳结构对于其自吸性能的作用,通过二维PIV测量和三维软件CFX,获得了3个测试工况下旋流自吸泵的内部流场和蜗壳内部的速度场.结果表明,导流壁与叶轮出口在蜗壳内形成的"喷嘴"和"扩压器"形状,分别促进了气-水... 详细信息

为了获得旋流自吸泵的特殊蜗壳结构对于其自吸性能的作用,通过二维PIV测量和三维软件CFX,获得了3个测试工况下旋流自吸泵的内部流场和蜗壳内部的速度场.结果表明,导流壁与叶轮出口在蜗壳内形成的"喷嘴"和"扩压器"形状,分别促进了气-水混合液和气泡流的形成.通过"喷嘴"的液体,其流向涡量、旋转速度和流动均匀性得到提高.液体和叶轮流道1内的气体发生动量交换,气体被压缩并且分散成不同大小的气泡,而液体分散成液滴,形成气-水混合液.通过"扩压器"的气体被进一步压缩,大气泡破裂后形成无数微小气泡,而液滴积聚成液体,形成气泡流.气液分离室内形成2个大小和旋向不同的旋涡,由于离心力作用,气泡流中的气体和液体分离,气体从泵出口管逸出.液体分离回落被凸台阻挡,与凸台的碰撞使液体中夹带的气泡再次分离,而液体流回蜗壳,再次参与上述过程,直到空气从吸入管中排净.

关键词：旋流自吸泵 CFD 自吸特性内部流场

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旋流自吸泵突台结构数值模拟及对性能的影响

排灌机械工程学报 2010年第6期28卷 474-478页

作者：王春林丁剑史亚婷吕亚云李长军江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013

基于大涡模拟方法,设定适当的边界条件,利用三维非结构四面体网格进行网格划分,采用有限体积法对控制方程进行离散,应用CFD软件Fluent对旋流自吸泵的内部三维湍流流场进行数值计算,得到泵内部流场的分布情况以及突台附近区域的流动情况... 详细信息

基于大涡模拟方法,设定适当的边界条件,利用三维非结构四面体网格进行网格划分,采用有限体积法对控制方程进行离散,应用CFD软件Fluent对旋流自吸泵的内部三维湍流流场进行数值计算,得到泵内部流场的分布情况以及突台附近区域的流动情况.为了研究突台结构对性能的影响,对应不同突台结构,分别计算了不同工况下的流动情况,预测旋流自吸泵的宏观性能并绘制了性能曲线.通过对数值模拟结果的分析和对比,在获得旋流自吸泵宏观性能曲线的基础上,分析突台附近区域的内部微观流场与宏观外部特性之间的关系.结果表明,突台结构对扬程、效率影响较大,而对于功率影响较小.基于CFD辅助设计,通过对突台尺寸参数不同方案的性能的对比分析,获得突台尺寸参数的最佳值,从而为泵的改进设计提供参考.

关键词：旋流自吸泵突台大涡模拟流动计算性能预测

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旋流自吸泵非定常流场压力脉动特性研究

中国机械工程 2009年第21期20卷 2586-2590页

作者：王春林司艳雷刘红光吴志旺易同祥江苏大学镇江212013

基于大涡模拟法,对旋流自吸泵内部流场进行了三维非定常数值模拟,通过设置监测点,得到了蜗壳壁面、导壁和气液分离室内的水压力脉动情况,并进行了频域分析。通过与实测扬程和功率对比,证明大涡模拟法能较准确地反映泵的流动特征。研究表... 详细信息

基于大涡模拟法,对旋流自吸泵内部流场进行了三维非定常数值模拟,通过设置监测点,得到了蜗壳壁面、导壁和气液分离室内的水压力脉动情况,并进行了频域分析。通过与实测扬程和功率对比,证明大涡模拟法能较准确地反映泵的流动特征。研究表明,蜗壳内压力脉动最大幅值出现在隔舌区偏向叶轮旋转方向处,导壁内流道中在流道扩散区域内压力脉动幅值也较大,说明在这两个区域的压力脉动影响泵的性能,是造成泵振动、噪声,影响泵稳定运行的重要因素。在泵体水力设计时,要对其可能产生的压力脉动加以考虑。

关键词：旋流自吸泵非定常压力脉动大涡模拟流场分析

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旋流自吸泵气液分离室结构对性能影响的预测

排灌机械 2009年第2期27卷 119-123页

作者：崔玉松司艳雷易同祥吴志旺王春林新疆油田公司设计院新疆克拉玛依834000 江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013

针对旋流自吸泵的气液分离室是影响泵性能的重要因素.应用FLUENT软件,选用标准k-ε模型和多重参考坐标系模型,对旋流自吸泵内部三维不可压缩湍流定常流场进行了数值模拟,得到了气液分离室内部流场分布情况,并对其分布规律进行了分析.建... 详细信息

针对旋流自吸泵的气液分离室是影响泵性能的重要因素.应用FLUENT软件,选用标准k-ε模型和多重参考坐标系模型,对旋流自吸泵内部三维不可压缩湍流定常流场进行了数值模拟,得到了气液分离室内部流场分布情况,并对其分布规律进行了分析.建立了性能预测模型,对不同分离室高度下的模型进行了性能预测,并将预测结果进行了对比研究.结果显示:分离室对泵基本性能影响较大,在小流量区分离室高度对效率影响很小.为了得到最好的综合性能,对于某一方案,分离室的高度存在一个最佳值.最佳值的选取可以通过CFD进行性能预测,根据对比结果进行估算.

关键词：旋流自吸泵数值模拟分离室性能影响预测

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旋流自吸泵内部流场的数值模拟

排灌机械 2008年第2期26卷 31-35页

作者：王春林司艳雷郑海霞彭娜赵佰通张浩江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013

采用雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,应用三维非结构四面体网格建模,选用旋转流体机械模型中的多重参考坐标系模型(MRF),对设计工况下旋流自吸泵叶轮和蜗壳耦合的三维不可压缩湍流流场进行了数值模拟,得到了其内部流场的压力分布和... 详细信息

采用雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,应用三维非结构四面体网格建模,选用旋转流体机械模型中的多重参考坐标系模型(MRF),对设计工况下旋流自吸泵叶轮和蜗壳耦合的三维不可压缩湍流流场进行了数值模拟,得到了其内部流场的压力分布和速度分布情况.对叶轮内部的相对速度流场和压力场进行了细致的分析,证实了叶轮和蜗壳由于相对位置不同,相互作用而引起的叶轮内部流场具有一定的非对称性.对蜗壳速度流场进行了分析,得到了蜗壳内靠近叶轮出口处的速度值较大的结论,并指出,由于蜗壳结构复杂而导致的内部流动紊乱,会造成一定的损失.另外,还对导壁附近区域和分离室内流场进行了深入研究,揭示了导壁附近区域和分离室内存在旋涡这一现象,并对旋涡形成的原因进行了分析和探讨.

关键词：旋流自吸泵数值模拟多重参考坐标系湍流流场

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旋流自吸泵导壁结构对性能的影响

排灌机械 2009年第6期27卷 388-392页

作者：王春林梁俊易同祥刘红光吴志旺江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013

运用商用CFD软件FLUENT,对旋流自吸泵内部三维流场进行了数值模拟.计算采用标准k-ε模型,选择多重参考系模型将叶轮流场与蜗壳流场进行动静耦合,得到导壁附近的压力场及湍动能流场的分布规律.分析了导壁包角结构对流场的影响,建立了性... 详细信息

运用商用CFD软件FLUENT,对旋流自吸泵内部三维流场进行了数值模拟.计算采用标准k-ε模型,选择多重参考系模型将叶轮流场与蜗壳流场进行动静耦合,得到导壁附近的压力场及湍动能流场的分布规律.分析了导壁包角结构对流场的影响,建立了性能预测模型,通过对导壁包角分别为55,°65,°70°这3种结构尺寸模型的性能预测对比,探讨了导壁结构对于旋流自吸泵性能的影响.分析可知导壁结构对性能有一定影响,65°包角为最佳导壁结构.通过预测与试验结果的对比,二者结果较为一致.

关键词：旋流自吸泵数值模拟导壁 k-ε模型

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旋流自吸泵气液两相流数值模拟

排灌机械 2009年第3期27卷 163-167页

作者：王春林吴志旺司艳雷易同祥刘红光江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013

采用雷诺时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,使用多相流模型中的混合物模型,通过商用软件FLUENT,对自吸时旋流自吸泵内气液两相流场作了数值模拟.在对蜗壳流道和叶轮流道进行网格划分时,尺寸扭曲率为0.78.根据模拟结果,将泵内两相流场的静... 详细信息

采用雷诺时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,使用多相流模型中的混合物模型,通过商用软件FLUENT,对自吸时旋流自吸泵内气液两相流场作了数值模拟.在对蜗壳流道和叶轮流道进行网格划分时,尺寸扭曲率为0.78.根据模拟结果,将泵内两相流场的静压分布,与单液相时的静压分布作了对比,并比较了叶轮内气相与液相相对速度的分布情况.另外,对含气率的分布情况作了分析.结果表明,自吸时气液两相状态下的静压稍小于单液相状态下的静压;泵内的主要流动是液相通过相间作用夹带气相的流动,液相速度略大于气相速度;靠近泵出口的两个叶道内,有气相的积聚,含气率较高.

关键词：旋流自吸泵数值模拟气液两相流含气率

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基于正交设计法的旋流自吸泵泵体结构优化

排灌机械 2009年第4期27卷 224-227页

作者：王春林刘红光司艳雷吴志旺易同祥江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013

用正交设计法通过模拟试验对旋流自吸泵泵体结构参数进行了优化设计,设计了一个4因素3水平的正交方案,研究了泵体各几何参数对旋流自吸泵性能的影响.通过分析性能曲线对比图,找到了对于各个性能的最优方案.并通过对数值计算的数据进行... 详细信息

用正交设计法通过模拟试验对旋流自吸泵泵体结构参数进行了优化设计,设计了一个4因素3水平的正交方案,研究了泵体各几何参数对旋流自吸泵性能的影响.通过分析性能曲线对比图,找到了对于各个性能的最优方案.并通过对数值计算的数据进行极差分析,获得了各几何参数影响4个性能的主次顺序.通过对数据结果进行综合平衡分析和比较,得出了最优的参数组合.得出的最优参数组合不在原有设计方案中,因此根据分析结果对模型泵进行了再设计.将再设计方案与原有方案的性能作了对比,并判断其为最优方案.本模拟结果对旋流自吸泵性能优化设计有一定的参考价值.

关键词：旋流自吸泵正交设计法性能优化设计模拟