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基于叶片翼型负荷的螺旋离心泵叶轮域能量转换机理

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机械工程学报 2016年第16期52卷 169-175页

作者：权辉傅百恒李仁年苏清苗韩伟李瑾兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 兰州理工大学甘肃省流体机械及系统重点实验室兰州730050 兰州华宇航天技术应用有限责任公司兰州730000

为了研究螺旋离心泵叶轮做功原理以及能量转换机理,应用计算流体力学原理对100LN-7型螺旋离心泵进行数值模拟,由此获得螺旋离心泵叶轮域速度参数,在引入动静扬程和负荷系数基础上,将欧拉方程用速度表示,建立试验方案。在叶片负荷翼型理... 详细信息

为了研究螺旋离心泵叶轮做功原理以及能量转换机理,应用计算流体力学原理对100LN-7型螺旋离心泵进行数值模拟,由此获得螺旋离心泵叶轮域速度参数,在引入动静扬程和负荷系数基础上,将欧拉方程用速度表示,建立试验方案。在叶片负荷翼型理论下,应用欧拉方程将螺旋离心泵的能量转换与叶轮几何形状、尺寸联系起来,分析沿叶轮包角的能量变化,揭示螺旋离心泵叶轮域能量转换特性。结果表明叶轮作为泵内做功核心部件,其螺旋段螺旋推进作用提供了能量传递,离心段完成能量转换,叶轮的螺旋段螺旋推进作用和离心段的能量转换相互配合,构成了螺旋离心泵工作的过程。其中,叶片翼型负荷中的升力对叶片做功贡献最大,这一结论对于提高螺旋离心泵叶轮水力设计具有重要的意义。

关键词：螺旋离心泵叶轮域叶片翼型负荷能量转换机理数值分析

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单介质螺旋离心泵能量转换机理

排灌机械工程学报 2014年第2期32卷 130-135页

作者：权辉李仁年苏清苗韩伟程效锐申正精兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司甘肃兰州730070

为了研究螺旋离心泵叶轮各段做功能力和能量转换机理,从理论上分析了流体机械内部的流体流动情况,应用欧拉方程,将流体在叶轮中的能量分为动压头和静压头来处理,为采用数值模拟来研究螺旋离心泵内部流动和叶轮各段的做功能力提供了理论... 详细信息

为了研究螺旋离心泵叶轮各段做功能力和能量转换机理,从理论上分析了流体机械内部的流体流动情况,应用欧拉方程,将流体在叶轮中的能量分为动压头和静压头来处理,为采用数值模拟来研究螺旋离心泵内部流动和叶轮各段的做功能力提供了理论基础.在欧拉方程的基础上,采用Navier-Stokes方程和标准的k-ε湍流模型对螺旋离心泵内部流场进行数值模拟计算.通过模拟具体探讨了设计工况下,选取单介质为清水,在叶轮的作用下流场的速度、压力等变化规律,并将螺旋离心泵叶轮的轮缘线和轮毂线分段取监测点,从所取监测点之间各段的动压头和静压头变化来研究螺旋离心泵内的能量沿叶轮包角的转换能力.结果表明:螺旋离心泵流体的能量主要是由螺旋段提供的,叶轮前部螺旋段起到了多级加能的作用,叶轮使流体完成了从轴向至径向的过渡,液流的轴向速度由大变小,径向速度则相反.

关键词：螺旋离心泵能量转换机理动压头静压头数值模拟

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螺旋离心泵内部流动和能量转换机理的研究

螺旋离心泵内部流动和能量转换机理的研究

作者：权辉兰州理工大学

学位级别：硕士

螺旋离心泵是一种具有特殊结构与效率优于离心式杂质泵和旋流式杂质泵的固液两相流泵，将螺旋泵与离心泵融合为一体，其独特的结构可将两者的优势充分发挥。相比其他杂质泵，螺旋离心泵具有良好的无堵塞性、吸入性能、调节性能和抗汽蚀... 详细信息

螺旋离心泵是一种具有特殊结构与效率优于离心式杂质泵和旋流式杂质泵的固液两相流泵，将螺旋泵与离心泵融合为一体，其独特的结构可将两者的优势充分发挥。相比其他杂质泵，螺旋离心泵具有良好的无堵塞性、吸入性能、调节性能和抗汽蚀性能，并具有无过载、效率高及高效区宽等优点。长久以来，泵类产品能量利用率的提高问题，一直困扰着泵行业工作者，如何在同等工况下，获得较高的效率，是泵行业工作者最为关心的问题。相对于离心泵，螺旋离心泵的效率普遍较低，也就是说螺旋离心泵的效率仍具有较大的提升空间。而叶轮作为螺旋离心泵的重要元件，甚至可以说是螺旋离心泵的心脏，叶轮的叶片形状对叶轮的水动力特性具有决定性的影响，在很大程度上决定着该泵的效率。对于输送固液两相流介质的螺旋离心泵来说，由于其叶轮内水流状态的复杂性，一元流动理论和经验设计方法难以满足设计优良水力性能叶轮的需要;从固液两相介质在螺旋离心泵叶轮内的运动状态来看，其叶轮使得流体完成从轴向至径向的过渡，液流的轴向速度由大变小，径向速度则相反，这就要求叶片的螺距从进口至出口要做由大到小的平滑变化。因此，探究叶轮能量转换机理和叶轮各个部分内的流动与做功情况，可以为叶轮的合理设计提供更有效地改进方案。本文针对螺旋离心泵能量转换机理的主要研究，内容如下：一方面从理论上分析了流体机械内部的流体流动情况，应用欧拉方程，将流体在叶轮中的能量分为动压头和静压头来处理，为数值模拟来研究螺旋离心泵内部流动和叶轮各段的做功能力提供了理论基础;另一方面通过数值模拟，分析了叶轮作用下内流场的压力分布、速度分布以及固相浓度分布，由此得出了螺旋离心泵能量转换机理以及与其优越的抗堵塞特性和无损特性等产生的内在联系。本文的创新性主要有： 1)应用流体机械的欧拉方程，将叶轮转换的能量分为动压头和静压头来解释螺旋离心泵的能量传递和转化规律;2)研究螺旋离心泵的压力场和速度场沿叶轮的分布规律，并将螺旋离心泵叶轮的轮缘线和轮毂线分段，分别从动压头和静压头变化分析螺旋离心泵的能量沿叶轮包角的转换能力，对于螺旋离心泵的性能提高和设计理论的完善具有很好的指导意义。通过理论分析和数值计算，从螺旋离心泵能量的总体转换性能，具体探讨了设计工况下，介质分别为清水和固液两相流的沙水时流场的速度、压力、流线、水力损失等，对其全流道流动的数值模拟结果进行了定性与定量对比分析，获得主要结论如下： 1)沿包角的由小到大，相对速度的总体变化局势是逐渐增大的，在很小的区段略有降低，这在一定的程度上降低了螺旋离心泵效率的提高;2)在螺旋离心泵叶轮做功过程中，螺旋段的静压头和动压头的整体是增加的，而在离心段则不一定。在最大半径处，静压头达到了最大，说明螺旋离心泵的扬程主要是螺旋段产生的，叶轮前部螺旋段起到了多级加能的作用，这也验证了螺旋段在叶轮做功中起着主要作用;3)在两相流湍流运动的情况下，由于力场的不同，在螺旋离心泵叶轮螺旋推进和离心作用下，使得固液两相以不同的速度运动。螺旋离心泵在模拟工况下能量转换主要是液体的能量变化，固相是在液体的裹协下运动，固体能量是通过液体间接进行的。

关键词：螺旋离心泵能量转换机理动压头静压头固液两相流数值模拟

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叶片泵输入水力功率探讨

流体机械 2011年第7期39卷 26-30页

作者：张兴林吴生盼沈宗沼胡四兵合肥通用机械研究院安徽合肥230031

简述了叶片泵有关输入水力功率方面的欠缺,并分析了现行理论运用动量矩定理的过程中存在疑点。指出输入水力功率与输出功率的本质区别,阐明了旋转叶轮内的非定常流、非惯性系等特性,初步提出了输入水力功率由两种分功率合成新构思,且第... 详细信息

简述了叶片泵有关输入水力功率方面的欠缺,并分析了现行理论运用动量矩定理的过程中存在疑点。指出输入水力功率与输出功率的本质区别,阐明了旋转叶轮内的非定常流、非惯性系等特性,初步提出了输入水力功率由两种分功率合成新构思,且第一种分功率随流量增大而增大,第二种分功率随流量增大而减小,从而合理解释离心泵、混流泵、轴流泵的输入功率曲线分别呈上升、基本水平、下降的规律。

关键词：叶片泵输入水力功率功率曲线规律能量转换机理非定常流非惯性系