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旋转式水力空化发生器空化特性的试验研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2023年第6期51卷 107-114页

作者：王勇李明张国翔王哓林刘厚林江苏大学流体机械工程技术研究中心江苏镇江212013 苏州工业职业技术学院精密制造工程系江苏苏州215104

为了分析新型旋转式水力空化发生器的运行特性,采用试验测试的方法研究了其在不同工况下的输送性能、压力脉动、空泡分布及空化产热等特性.结果表明:旋转式水力空化发生器在设计工况附近具有较好的输送能力;随着流量的增大,压力脉动主... 详细信息

为了分析新型旋转式水力空化发生器的运行特性,采用试验测试的方法研究了其在不同工况下的输送性能、压力脉动、空泡分布及空化产热等特性.结果表明:旋转式水力空化发生器在设计工况附近具有较好的输送能力;随着流量的增大,压力脉动主频由叶频向孔口频率移动,空化区域扩大,空泡含气率和空化产热逐渐增加;随着进口压力的降低,压力脉动主频由孔口频率向低频段移动,且宽频特性增强,空泡含气率基本不变,空化产热先增加后保持不变;随着转速的增大,压力脉动主频由孔口频率向低频段移动,且离散脉动特性增强,空化区域扩大,空泡含气率和空化产热逐渐增加;在转轮外缘直叶片周期性地诱导产生大空泡团,在一个周期内空泡团发生两次明显脱落,期间伴随着小空泡团连续性脱落;旋转式水力空化发生器可以降解亚甲基蓝,具有良好的空化能力.

关键词：旋转式水力空化发生器输送能力压力脉动空泡分布空化产热

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加热上升管内过冷流动沸腾数值模拟

化工学报 2007年第6期58卷 1353-1358页

作者：王小军陈炳德黄彦平孙奇中国核动力研究设计院空泡物理和自然循环国家级重点实验室四川成都610041

采用计算流体动力学(CFD)程序CFX4·4对加热上升管内过冷流动沸腾工况下气水两相流动局部两相流参数(空泡份额和汽泡尺寸)进行了数值模拟。对数值差分方法、相关模型(界面力和气泡诱导的紊流)和汽泡尺寸进行了敏感性分析。空泡份额分布... 详细信息

采用计算流体动力学(CFD)程序CFX4·4对加热上升管内过冷流动沸腾工况下气水两相流动局部两相流参数(空泡份额和汽泡尺寸)进行了数值模拟。对数值差分方法、相关模型(界面力和气泡诱导的紊流)和汽泡尺寸进行了敏感性分析。空泡份额分布计算结果与实验结果比较表明,在低空泡份额工况下,两者符合较好,在高空泡份额工况下两者存在一定偏差,并且气相速度和汽泡尺寸的计算结果不理想。计算结果与实验结果之间的差异说明程序模型对于加热上升管内过冷流动沸腾模拟并不完善,建立更为合理的汽泡尺寸模型,考虑汽泡的合并和撕裂是必要的。

关键词： CFX4.4 过冷流动沸腾空泡分布两流体模型

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叶顶形状对轴流泵空化性能的影响

农业机械学报 2014年第9期45卷 101-106页

作者：施卫东吴苏青张德胜姚捷程成江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心镇江212013

轴流泵叶轮与转轮室之间间隙内的泄漏流动与主流相互掺混形成的泄漏涡是导致轴流泵叶顶空化的重要原因。为研究合适的叶顶形状来控制和改善叶顶泄漏空化,通过高速摄影空化试验,比较了试验结果和数值计算结果,验证了本次数值计算的正确... 详细信息

轴流泵叶轮与转轮室之间间隙内的泄漏流动与主流相互掺混形成的泄漏涡是导致轴流泵叶顶空化的重要原因。为研究合适的叶顶形状来控制和改善叶顶泄漏空化,通过高速摄影空化试验,比较了试验结果和数值计算结果,验证了本次数值计算的正确性。再在原始平面叶顶方案的基础上,通过数值计算,分别研究了3种叶顶形状(倒圆叶顶、斜切叶顶以及倒圆斜切叶顶)对轴流泵叶顶空化的影响。叶轮水体采用结构网格划分,以便精确捕捉间隙区域的流场特性。结果表明:倒圆叶顶和倒圆斜切叶顶方案的扬程和效率都有所下降,但斜切叶顶有所升高。虽然倒圆叶顶消除了角涡空化,但泄漏涡空化加剧;而斜切叶顶得到的结果却与之相反,且斜切叶顶的间隙内会有漩涡空化产生;相比之下,倒圆斜切叶顶的角涡空化和泄漏涡空化都得到了较好的控制。根据研究结果,建议在满足外特性性能要求的情况下,采用倒圆斜切叶顶方案可以较好地控制轴流泵的叶顶空化。

关键词：轴流泵空化叶顶形状空泡分布叶顶泄漏涡

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双吸泵的汽蚀及扬程下降机理数值分析

南水北调与水利科技 2017年第A2期15卷 200-204页

作者：张彩凤苏永升华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室上海200237

用CFX软件对一台单级双吸离心泵的汽蚀问题,从叶轮子午面和叶片两个角度对汽蚀空泡的发展过程进行了分析,并研究了不同进口压力时的流体流线变化规律。研究结果表明,设计流量时空泡最先出现在叶片吸力面前缘靠近前盖板处,前盖板的汽蚀... 详细信息

用CFX软件对一台单级双吸离心泵的汽蚀问题,从叶轮子午面和叶片两个角度对汽蚀空泡的发展过程进行了分析,并研究了不同进口压力时的流体流线变化规律。研究结果表明,设计流量时空泡最先出现在叶片吸力面前缘靠近前盖板处,前盖板的汽蚀程度大于后盖板,当吸水室进口处压力逐渐减小时,空泡区沿着流体流动方向不断迁移和扩大。当汽蚀较为严重时,空泡所占比例增大,导致液体边界层的分离,从而在流道中产生漩涡,漩涡引起的能量损失是引起扬程下降的主要原因。

关键词：双吸泵空泡分布扬程下降数值模拟

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分流叶片对离心泵空化性能影响的数值预报

兰州理工大学学报 2019年第4期45卷 56-62页

作者：赵伟国咸丽霞赵国寿潘绪伟兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学甘肃流体机械及系统重点实验室甘肃兰州730050

为研究分流叶片对离心泵空化性能的影响,采用Zwart-Gerber-Belamri空化模型对无分流叶片及4种具有相同分流叶片进口直径、不同偏置度的叶轮方案进行了数值模拟.结果表明:加分流叶片方案可使扬程提高10.81%~19.97%,分流叶片可使效率在小... 详细信息

为研究分流叶片对离心泵空化性能的影响,采用Zwart-Gerber-Belamri空化模型对无分流叶片及4种具有相同分流叶片进口直径、不同偏置度的叶轮方案进行了数值模拟.结果表明:加分流叶片方案可使扬程提高10.81%~19.97%,分流叶片可使效率在小流量工况有一定程度的提高.加分流叶片方案的流道内气泡均有不同程度的改善,且空泡的体积变小,表明分流叶片可以抑制空泡的生长,分流叶片不同的偏置角度对空泡的抑制程度不同,偏置角度为6°时改善效果最为明显.加分流叶片方案的流道内流动更加稳定,分流叶片有效阻止了长叶片背面上流体的分离和脱流,改善了流道内的流线分布,当分流叶片偏置角度为6°时,叶轮流道内流线分布更均匀,出口的漩涡较小.

关键词：分流叶片空化性能离心泵空泡分布

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汽车冷却水泵空化特性研究

汽车冷却水泵空化特性研究

作者：蒋佳睿西华大学

学位级别：硕士

汽车冷却水泵是发动机系统内重要部件,其性能好坏决定发动机能否正常运行。随着汽车工业的快速发展,对汽车的需求越来越高。汽车冷却水泵作为汽车稳定运行的重要设备,而空化导致了其效率低、耗能高等问题,因此本文对水泵进行空化相关研... 详细信息

汽车冷却水泵是发动机系统内重要部件,其性能好坏决定发动机能否正常运行。随着汽车工业的快速发展,对汽车的需求越来越高。汽车冷却水泵作为汽车稳定运行的重要设备,而空化导致了其效率低、耗能高等问题,因此本文对水泵进行空化相关研究。本文以某型汽车冷却水泵为研究对象,采用数值仿真技术,对汽车冷却水泵内部进行定常及非定常数值仿真,然后对水泵内部进行空化研究,最后进行压力脉动特性分析。本文主要研究内容及成果如下:1.对水泵进行单相定常计算,从外特性曲线中可以看出,效率最高点出现在设计工况点,效率为80.41%;然后分别对水泵内压力、速度等进行分析,从压力、速度云图可以得出:水泵在不同工况下压力分布均较为均匀,最低压力区域位于叶轮进口处,在蜗壳出口处压力最大;当液体流入叶轮后,其速度逐渐增加,并在叶轮出口处达到最大值,流经蜗壳后,速度逐渐降低,在蜗壳出口处减小到最低值。2.对水泵进行空化分析,主要对水泵压力及流线分布、叶轮切面上的空泡分布、叶轮中间截面上的空泡分布等进行研究,在设计工况下,通过减小进口压力的方法,得到了临界空化余量,从压力分布图中可以得到:在临界空化余量下,叶轮内低压区域较大;从流线分布图可以得到:随着空化余量的减小,叶轮内低速区域不断增多,在临界空化余量下各叶片分布有大小一致的漩涡,说明此时叶轮内流动情况相当复杂;从叶轮切面及中间截面的空泡分布可得出:空泡主要分布在叶片吸力面的头部位置,并随着空化余量的减小,该空泡甚至扩散到中间流道,此时已经发展为完全空化。3.对水泵有无空化的压力脉动进行对比分析,蜗壳圆周周向各监测点压力脉动的主频均为叶频,且在两个旋转周期内均呈现较强的周期性,蜗壳圆周空化下压力脉动的幅值较无空化更大;叶轮吸力面及压力面各监测点的压力脉动主频均为叶频,其内部主要集中在低频区域;空化主要发生在叶轮进口处,因此叶片吸力面第一监测点处的压力脉动系数为0。

关键词：汽车冷却水泵外特性曲线压力脉动数值仿真空泡分布

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基于CFD的汽车电子水泵的空化性能研究

基于CFD的汽车电子水泵的空化性能研究

作者：胡雅文浙江科技学院

学位级别：硕士

随着汽车行业的高速发展,汽车电子水泵作为冷却系统的核心部件之一,由于其应用范围越来越广泛,人们对其水力性能及运行稳定性有着更高的要求。但汽车电子水泵长期处在高温、高转速等恶劣工作环境里,极易发生空化现象,造成汽车电子水泵... 详细信息

随着汽车行业的高速发展,汽车电子水泵作为冷却系统的核心部件之一,由于其应用范围越来越广泛,人们对其水力性能及运行稳定性有着更高的要求。但汽车电子水泵长期处在高温、高转速等恶劣工作环境里,极易发生空化现象,造成汽车电子水泵效率和扬程的降低及产生振动和噪声等一系列问题。为此本文以某企业提供的汽车电子水泵为研究对象,通过数值仿真对电子水泵内部空化现象及蜗壳区域的压力脉动特性进行研究。本文完成的主要研究内容及结论如下:1.通过UG对汽车电子水泵进行建模,利用Meshing获得流体域网格模型,并运用Fluent仿真软件采用三种不同湍流模型对电子水泵进行单相定常数值模拟计算,通过与试验数据对比,验证了Realizable k-ε湍流的可靠性。2.汽车电子水泵气液两相空化定常及非定常空化性能研究。分析了电子水泵不同工况下定常空化特性和设计工况下非定常空化特性。以空化定常结果为初始值,进行了汽车电子水泵非定常数值模拟。得出设计工况点同一周期不同时刻的流场变化规律,分析了泵内空泡的分布及空泡的演变过程,对汽车电子水泵空化现象的研究提供了重要的参考意义。3.汽车电子水泵空化现象对压力脉动特性的影响研究。分析了不同空化阶段下电子水泵蜗壳区域内压力脉动特性,探究蜗壳区内不同监测点的时域、频域变化规律,结果研究表明,随着空化余量的减小,蜗壳隔舌区域压力脉动幅值最大。4.最后,叶轮几何结构参数对电子水泵空化影响的研究。分析了不同叶轮进口直径、叶片数及叶片进口角对电子水泵空化性能的影响,结果表明:叶轮结构参数叶片数为6,D=17,β=40°空化性能较优,为企业汽车电子水泵空化性能提高提供设计依据。

关键词：汽车电子水泵空化空泡分布压力脉动