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离心泵后泵腔内液体压力数值分析与验证

机械工程学报 2016年第4期52卷 165-170页

作者：董玮楚武利西北工业大学动力与能源学院西安710129 先进航空发动机协同创新中心北京100191

离心泵轴向力的大小与泵腔内压力分布密切相关,而试验测量轴向力成本较高,因此采用数值模拟展开泵腔内压力分布规律研究,并提出简便的试验测量轴向力方法显得格外必要。利用数值模拟计算,在0.6 Q_（sp）~1.2Q_（sp）工况下,研究离心泵... 详细信息

离心泵轴向力的大小与泵腔内压力分布密切相关,而试验测量轴向力成本较高,因此采用数值模拟展开泵腔内压力分布规律研究,并提出简便的试验测量轴向力方法显得格外必要。利用数值模拟计算,在0.6 Q_（sp）~1.2Q_（sp）工况下,研究离心泵后泵腔压力沿轴向、径向、切向分布规律,绘制后泵腔压力在0°、90°、180°、270°及压力均值沿径向分布曲线,得出后泵腔轴向力大小,推导两种近似计算泵腔轴向力公式,提出简便的试验测量泵腔轴向力方法,并将后泵腔压力模拟结果与试验结果对比,验证模拟结果的真实可靠性。结果表明：同一流量工况点,后泵腔压力沿轴向保持不变,沿径向随半径增大而增大。流量越大,后泵腔压力沿切向分布越具有轴对称性,沿径向增大越均匀。后泵腔轴向力两种公式计算结果与数值计算结果相对误差极小,后泵腔区域压力均值与其径向几何中心处压力均值大小相等。在试验测量离心泵泵腔轴向力时,只需要测量泵腔沿180°径向中心处压力值,便可近似求得泵腔区域轴向力大小。

关键词：离心泵泵腔数值模拟压力轴向力

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离心泵泵腔和平衡腔液体压力试验与计算

农业机械学报 2016年第8期47卷 42-47,324页

作者：刘在伦王东伟侯祎华马希金兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院温州325105

设计了针对泵腔和平衡腔的液体压力测试装置,采用同一块压力传感器测量不同测点压力的方法,对不同直径平衡孔前、后泵腔和平衡腔的液体压力进行了测试及分析。试验发现,对这种前后密封环直径相同的叶轮,在密封环正常时密封环以上的前、... 详细信息

设计了针对泵腔和平衡腔的液体压力测试装置,采用同一块压力传感器测量不同测点压力的方法,对不同直径平衡孔前、后泵腔和平衡腔的液体压力进行了测试及分析。试验发现,对这种前后密封环直径相同的叶轮,在密封环正常时密封环以上的前、后泵腔液体压力分布是不同的,且后泵腔液体压力普遍较前泵腔液体压力高。基于有、无液体泄漏泵腔液体压力曲线的分析,引入了泵腔液体压力损失系数,提出了设计工况有液体泄漏泵腔液体压力计算公式及其压力损失系数的具体确定方法。并用2台离心泵泵腔液体压力测试结果,验证了设计工况有液体泄漏泵腔液体压力计算公式具有较高的可信度。比较分析了设计工况平衡腔液体压力的理论计算结果和试验结果,验证了设计工况平衡腔液体压力数学模型能准确地预测出平衡腔液体压力,并从控制平衡腔液体泄漏量减少其液体压力及轴向力的角度,提出试验泵的平衡孔直径在6~8 mm较为合适。

关键词：离心泵泵腔平衡腔液体压力试验数学模型

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偏工况下壁面粗糙度对泵腔内流动规律的影响

工程热物理学报 2015年第9期36卷 1927-1932页

作者：赵斌娟王瑜陈汇龙仇晶赵尤飞江苏大学能源与动力工程学院镇江212013

本文将结合雷诺时均方程、RNG k-ε湍流模型和等效沙粒粗糙度模型,研究一离心泵泵腔内的流动规律与壁面粗糙度和运行工况的关系。研究表明:壁面粗糙度对离心泵外特性的影响存在一个峰值,此时绝对粗糙度的值为0.2mm;随着流量的增加,壁面... 详细信息

本文将结合雷诺时均方程、RNG k-ε湍流模型和等效沙粒粗糙度模型,研究一离心泵泵腔内的流动规律与壁面粗糙度和运行工况的关系。研究表明:壁面粗糙度对离心泵外特性的影响存在一个峰值,此时绝对粗糙度的值为0.2mm;随着流量的增加,壁面粗糙度对叶轮前、后盖板所受扭矩的影响增加、对离心泵轴功率的影响减小。设计工况下,前泵腔中存在无量纲切向速度α值不变的核心流动区域。在核心流动区域内,随着粗糙度的增加,α值先减小,达到极小值后趋于稳定,稳定值为0.51。在前盖板附近,极小值往粗糙度较大的方向移动。小流量工况下,湍流核心区域消失,动、静壁面附近α值随流量的变化规律相反。大流量工况下,湍流核心区域减小,且更加靠近静壁面。

关键词：壁面粗糙度泵腔圆盘摩擦损失泄漏

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双蜗壳离心泵泵腔轴向宽度与流动特性的关系

西北工业大学学报 2020年第6期38卷 1322-1329页

作者：董玮何庆南梁武科魏清希董言孙健西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 西安理工大学水利水电学院陕西西安710048 西安泵阀总厂有限公司陕西西安710025

离心泵泵腔轴向宽度对泵腔液体流动特性具有较大影响,选取单级单吸半开式叶轮双蜗壳离心泵为研究对象,在6种不同泵腔轴向宽度条件下,对比分析泵腔压力场、速度场分布规律,得出泵腔压力在不同角度(0°,90°,180°,270°)沿径向变化特征,... 详细信息

离心泵泵腔轴向宽度对泵腔液体流动特性具有较大影响,选取单级单吸半开式叶轮双蜗壳离心泵为研究对象,在6种不同泵腔轴向宽度条件下,对比分析泵腔压力场、速度场分布规律,得出泵腔压力在不同角度(0°,90°,180°,270°)沿径向变化特征,揭示泵腔压力与叶轮半径关联性,绘制切向速度、径向速度在不同角度沿轴向分布曲线。结果表明:当泵腔轴向宽度由23.9增大至43.9 mm时,同一径向位置的压力值逐渐增大,径向压差不断减小;同一泵腔轴向宽度下,压力均值沿径向近似呈抛物线且不断增加。不同角度方向的切向速度沿轴向分布差别较小,且湍流核心区无量纲切向速度均值随泵腔轴向宽度的增大逐渐由0.32减小到0.19;不同角度方向的径向速度沿轴向分布差别较大,0°和180°方向上存在涡流,但湍流核心区径向速度均值近似为0。该研究为离心泵水力设计、结构设计和准确计算轴向力提供了有力的依据。

关键词：离心泵泵腔压力切向速度径向速度

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离心泵泵腔内流动特征的数值分析

农业机械学报 2009年第4期40卷 86-90页

作者：王秀勇王灿星黎义斌兰州理工大学流体动力与控制学院兰州730050 浙江大学航空航天学院杭州310027

为了分析离心泵在设计工况运行时叶轮盖板两侧泵腔内流场结构的特点,采用RNGk-ε湍流模型和多重参考系下的雷诺时均N-S方程,对由叶轮通道、蜗室、泵腔和密封环间隙组成的计算域进行定常数值模拟。计算结果与试验结果吻合良好,证明了数... 详细信息

为了分析离心泵在设计工况运行时叶轮盖板两侧泵腔内流场结构的特点,采用RNGk-ε湍流模型和多重参考系下的雷诺时均N-S方程,对由叶轮通道、蜗室、泵腔和密封环间隙组成的计算域进行定常数值模拟。计算结果与试验结果吻合良好,证明了数值计算方法具有较高的可靠性。流场分析结果表明,泵腔内的流场分布具有非轴对称性,其流场结构比由转子-定子组成的封闭壳体内的流场结构复杂得多,但二者的速度场沿轴向的变化规律相似。

关键词：离心泵泵腔密封环间隙数值模拟性能预测

泵腔径向间隙对多级离心泵泵腔内部流场的影响

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排灌机械工程学报 2019年第7期37卷 580-586页

作者：庞庆龙蒋小平朱嘉炜吴国桥王鑫伟王莉江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心

为研究泵腔径向间隙对泵腔内部流场的影响,更好地优化多级泵水力性能,选取某悬臂式多级离心泵为研究对象,应用计算流体力学(CFD)与试验相结合的方法对泵腔内部流场进行研究.k-ε湍流模型下的数值计算结果与多级泵外特性试验值吻合较好,... 详细信息

为研究泵腔径向间隙对泵腔内部流场的影响,更好地优化多级泵水力性能,选取某悬臂式多级离心泵为研究对象,应用计算流体力学(CFD)与试验相结合的方法对泵腔内部流场进行研究.k-ε湍流模型下的数值计算结果与多级泵外特性试验值吻合较好,说明应用数值计算对泵腔内部流场进行分析是可靠的.设计3种泵腔间隙方案,对比分析了泵腔内部切向速度分布及压力脉动情况.结果表明:随着测速点位置半径的减小,前泵腔切向速度逐渐增大,且液体旋转速度会超出叶轮旋转速度,而后泵腔中切向速度总体呈现逐渐减小的趋势;泵腔间隙区域及叶轮出口处压力脉动主要集中在0~1680Hz范围内,压力脉动主频均出现在1倍导叶叶频处,主频脉动幅值由首级向末级逐级递减;泵腔间隙区域压力脉动也受到叶轮叶片数的影响,次主频出现在1倍叶轮叶频处,且在其他叶频倍频处均发生压力脉动现象.

关键词：悬臂式多级离心泵泵腔动静干涉压力脉动切向速度

泵腔和口环对微型超低比转速离心泵模拟误差的影响

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华东理工大学学报（自然科学版） 2020年第1期46卷 135-144页

作者：周进邢改兰周邵萍华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室

为研究泵腔和口环对微型超低比转速离心泵模拟误差的影响,采用Fluent软件对全流场模型和非全流场模型分别进行数值模拟,在对比实验结果的基础上分析误差原因。结果表明:全流场模型的模拟误差比非全流场模型低11.6%;全流场模型能够预测... 详细信息

为研究泵腔和口环对微型超低比转速离心泵模拟误差的影响,采用Fluent软件对全流场模型和非全流场模型分别进行数值模拟,在对比实验结果的基础上分析误差原因。结果表明:全流场模型的模拟误差比非全流场模型低11.6%;全流场模型能够预测扬程曲线的“驼峰”现象、叶轮出口的“射流-尾流”现象和蜗壳内部的非对称流动;非全流场模型无法模拟圆盘摩擦损失,导致较大的功率和效率模拟误差;非全流场模型无法模拟口环泄漏,使得叶轮的流量的模拟值低于实际值,导致较大的内流分布模拟误差。

关键词：泵腔口环离心泵数值模拟超低比转速

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泵腔结构参数对压电气泵性能影响

压电与声光 2022年第2期44卷 264-267,272页

作者：贺春山李沈芳刘金龙林佳颖侯俊田晓超长春大学机械与车辆工程学院吉林长春130022

为了探究泵腔结构参数对压电气体隔膜泵性能的影响,该文设计了一种压电气体隔膜泵的泵腔结构。首先简述了泵腔的结构设计与工作原理,推导出泵腔出口气流速度的表达式,通过仿真得出泵腔高度、气孔直径对腔体内的瞬时气压、气流速度及气... 详细信息

为了探究泵腔结构参数对压电气体隔膜泵性能的影响,该文设计了一种压电气体隔膜泵的泵腔结构。首先简述了泵腔的结构设计与工作原理,推导出泵腔出口气流速度的表达式,通过仿真得出泵腔高度、气孔直径对腔体内的瞬时气压、气流速度及气体流量的影响。最后制作了泵腔样机并应用在压电气体隔膜泵中,进行了实验测试及理论分析对比。结果表明,实验结果与理论分析相吻合,输出流量随着腔高的增大而减小,随着气孔直径的增大而增大,这为压电气体微泵的腔体设计提供了理论参考。

关键词：压电驱动隔膜泵泵腔气泵

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口环间隙对高速泵泵腔内流动特征的影响

排灌机械工程学报 2017年第4期35卷 296-302页

作者：杨从新强盼兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050

为分析泵腔内流场结构及口环间隙变化对高速泵在设计工况下性能的影响,基于雷诺时均N-S方程及RNG k-ε湍流模型的理论基础,以转速n=38 500 r/min的离心泵为研究对象,对其进行全流场数值模拟.结果表明,前后泵腔内u_t/u均随着半径的增加... 详细信息

为分析泵腔内流场结构及口环间隙变化对高速泵在设计工况下性能的影响,基于雷诺时均N-S方程及RNG k-ε湍流模型的理论基础,以转速n=38 500 r/min的离心泵为研究对象,对其进行全流场数值模拟.结果表明,前后泵腔内u_t/u均随着半径的增加而减小;沿着叶轮旋转方向u_t/u也不断减小,在α=0°即蜗壳隔舌附近时u_t/u值最小.在前后泵腔内,靠近盖板的区域u_r/u>0;靠近壳体的区域u_r/u<0.前、后口环间隙分别对前、后腔流场结构的影响基本一致:在同一轴向位置处,随着口环间隙的增大,流动核心区的u_t/u增大,靠近壳体一侧的u_r/u减小;在同一半径位置,口环间隙越大,静压越小.

关键词：离心泵泵腔口环间隙流动特征高转速