检索结果-南通市图书馆

基于开放边界条件的离心泵自吸过程瞬态流动数值模拟

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农业工程学报 2022年第5期38卷 36-44页

作者：陈为升黎耀军刘竹青中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 北京市供水管网系统安全与节能工程技术研究中心北京100083

为探明泵内气液两相瞬态流动特征及自吸过程中吸水管液面震荡上升机理,该研究基于欧拉-欧拉多相流均相模型及标准k-ε湍流模型,采用开放型进、出口边界,对某外混式自吸离心泵在变转速启动条件下的自吸过程进行了数值模拟,分析了吸水管... 详细信息

为探明泵内气液两相瞬态流动特征及自吸过程中吸水管液面震荡上升机理,该研究基于欧拉-欧拉多相流均相模型及标准k-ε湍流模型,采用开放型进、出口边界,对某外混式自吸离心泵在变转速启动条件下的自吸过程进行了数值模拟,分析了吸水管液面变化和主要过流部件内气液两相分布等瞬态特征。结果表明,开放型边界条件可以准确捕捉自吸过程中吸水管内液面震荡上升现象,与试验结果吻合良好。自吸过程包含3个阶段:快速吸入阶段对应吸水室内初始储液被快速吸入叶轮并将叶轮内气体排出,占自吸总用时的11.7%;震荡排气阶段是泵自吸过程的主要阶段,占总自吸时间的61.3%,该阶段内气液分离室内液体反复进入蜗壳和叶轮外缘区域,参与气液掺混及气液分离过程,完成自吸排气,过流部件内气液两相占比及吸水管液面震荡均近似呈0.25 s的周期性变化,叶轮内气相占比周期性变化和液柱惯性是导致该自吸阶段吸水管内液面震荡的主要原因;加速排气阶段为自吸末期,吸水管内液体加速进入叶轮,将泵内气体快速排出,其历时占总自吸时间的27%。研究结果可为自吸泵设计及性能优化提供重要参考。

关键词：泵数值模拟自吸过程开放型边界条件气液两相流动

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泵自吸过程气液两相流的可视化试验

农业机械学报 2015年第8期46卷 59-65页

作者：李红姜波陆天桥江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013

自吸泵的自吸过程属于复杂的气液两相流动过程。通过建立泵自吸性能外特性及自吸过程气液两相流动特性协同测试系统,采用NI虚拟仪器Lab VIEW编程平台,实现了对泵自吸过程中的进出口压力、流量、转速的瞬态测试;同时采用高速摄影观测系... 详细信息

自吸泵的自吸过程属于复杂的气液两相流动过程。通过建立泵自吸性能外特性及自吸过程气液两相流动特性协同测试系统,采用NI虚拟仪器Lab VIEW编程平台,实现了对泵自吸过程中的进出口压力、流量、转速的瞬态测试;同时采用高速摄影观测系统对自吸泵叶轮、蜗壳及气液分离室内部的气液两相流动过程进行了可视化观测。结果表明:在流量未上升之前,自吸离心泵的自吸过程一直处于动态的稳定过程。气液分离室进口出现的稳定气液分离面有利于气液分离,有助于气泡的排出。而扩散段出口出现的停滞回旋气泡不利于气泡的及时排出,对自吸性能有不良的影响。在自吸末期,流量、压力均有突变的过程,且气液分离室内小水珠、扩散管处气泡数目急剧增多,随后又急剧下降,体现了明显的瞬态效应。

关键词：泵自吸过程气液两相流动态测试可视化

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泵自吸过程的数值计算与可视化试验研究

排灌机械工程学报 2016年第11期34卷 927-933页

作者：陆天桥李红詹连辰江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013

采用欧拉多相流模型、标准k-ε湍流模型及结合滑移网格技术并加载试验所得的叶轮转速变化曲线和出口压力变化曲线对65ZB-40C型外混式自吸泵自吸过程的气液两相流进行数值模拟,在叶轮进口、蜗壳各断面、气液分离室进口、回流孔上设置监测... 详细信息

采用欧拉多相流模型、标准k-ε湍流模型及结合滑移网格技术并加载试验所得的叶轮转速变化曲线和出口压力变化曲线对65ZB-40C型外混式自吸泵自吸过程的气液两相流进行数值模拟,在叶轮进口、蜗壳各断面、气液分离室进口、回流孔上设置监测面,分析各监测面气体体积分数、气液相速度、混合相压力等参数的变化.采用高速摄影技术对自吸泵的叶轮、蜗壳、气液分离室及蜗壳出口段进行自吸过程的拍摄,把得到的图像与模拟结果进行对比.结果表明:自吸泵自吸过程中气液两相流态的微观变化与试验仪器监测到的压力、流量、转速等宏观变化具有一致性;自吸稳定过程占自吸时间的比例最大,对自吸性能的影响最大;气液分离室中心区域的气相空穴有利于蜗壳出口段的移动气泡的形成,有助于泵体内气体稳定地排出;自吸中期是一个动态稳定过程,进出口压力周期性地波动.

关键词：自吸泵自吸过程气液两相流数值模拟高速摄影

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自吸泵自吸过程气液两相流数值模拟分析

华东理工大学学报（自然科学版） 2017年第2期43卷 280-285页

作者：刘洪生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

自吸泵的自吸过程是一个很复杂的气液两相混合流动与分离过程。本文利用非稳态数值模拟方法模拟自吸泵自吸过程,初始条件为进水管及出水管含有部分空气,然后估算自吸时间。模拟结果表明:泵吸气和排气主要集中在自吸初期,期间叶轮入口和... 详细信息

自吸泵的自吸过程是一个很复杂的气液两相混合流动与分离过程。本文利用非稳态数值模拟方法模拟自吸泵自吸过程,初始条件为进水管及出水管含有部分空气,然后估算自吸时间。模拟结果表明:泵吸气和排气主要集中在自吸初期,期间叶轮入口和泵出口气含率最高分别可达62.4%和45.3%;叶轮入口气含率变化较泵出口气含率变化剧烈;此外,叶轮与导叶间隙对自吸性能有影响,间隙与自吸时间呈负相关变化,说明较大的间隙有利于泵的自吸。

关键词：自吸泵自吸过程气液两相流非稳态数值模拟

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自吸泵自吸过程瞬态流动的数值模拟

排灌机械工程学报 2013年第7期31卷 565-569页

作者：李红徐德怀李磊涂琴邹晨海江苏大学流体机械工程技术研究中心江苏镇江212013

为研究自吸泵的瞬态气液两相流动过程,应用VOF多相流模型并结合滑移网格技术,采用标准k-ε湍流模型,以泵的进口速度实测值为边界条件,对型号为65ZB-40C的外混式自吸泵自吸瞬态过程内部流场进行了数值模拟.将叶轮分为8个区域,将蜗壳划分... 详细信息

为研究自吸泵的瞬态气液两相流动过程,应用VOF多相流模型并结合滑移网格技术,采用标准k-ε湍流模型,以泵的进口速度实测值为边界条件,对型号为65ZB-40C的外混式自吸泵自吸瞬态过程内部流场进行了数值模拟.将叶轮分为8个区域,将蜗壳划分为10个断面并设定监测点,分析自吸过程中自吸泵叶轮各区域、蜗壳各断面监测点及其他关键监测面的压力、体积含气率及速度的变化过程.结果表明:在自吸初期和末期,泵内部多数区域压力和体积含气率存在着一个迅速变化过程,叶轮进口、蜗壳各断面、回流孔及气液分离室进口处的速度在自吸初期存在振荡,表现出明显的瞬态效应.所采用的模拟方法能够对自吸泵自吸过程各参数进行初步预测,研究结果对于自吸泵的自吸过程内部流动特性进一步研究具有一定的参考价值.

关键词：自吸泵自吸过程气液两相流含气率数值模拟

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立式双级自吸泵自吸过程的数值模拟研究

流体机械 2020年第11期48卷 11-16页

作者：袁汉钦高攀龙张塬东海装上海局驻合肥地区军事代表室合肥230088 合肥通用机械研究院有限公司合肥230031 浙江大学能源工程学院杭州310027

针对一台立式双级自吸泵的自吸过程进行气液两相流演化的非定常数值模拟,通过设置泵吸入管空气段和出口管节流阀,相对真实地模拟了立式自吸泵的自吸结构与条件,得到双级自吸泵两级叶轮和蜗壳进出面的静压与含气率变化曲线,分析了自吸过... 详细信息

针对一台立式双级自吸泵的自吸过程进行气液两相流演化的非定常数值模拟,通过设置泵吸入管空气段和出口管节流阀,相对真实地模拟了立式自吸泵的自吸结构与条件,得到双级自吸泵两级叶轮和蜗壳进出面的静压与含气率变化曲线,分析了自吸过程泵内气液两相流动的演化规律。结果显示,双级立式自吸泵内首级叶轮在自吸过程中起到关键作用,其静压波动较大,做功能力随气水混合物中水的体积分数增大而逐渐加强,并在吸入管中空气全部吸入气液分离室后进入正常排水状态,使次级叶轮进口面静压值稳定,气液分离室含气率随之逐渐下降并使次级叶轮达到正常排水状态,从而完成整个自吸过程。

关键词：自吸泵自吸过程气液两相流数值模拟

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喷灌泵自吸过程瞬态水力特性的试验研究

中国农村水利水电 2014年第5期 57-60页

作者：王涛徐志强中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所上海200092

喷灌泵自吸过程是一复杂的气液两相流动过程,自吸过程的瞬态参数与自吸性能的优劣密切相关.在自吸泵外特性试验台基础上,利用NI虚拟仪器、LabVIEW编程平台搭建了泵内部流态特性瞬态数据测试系统,对65ZB-40型喷灌泵自吸过程进行了试验研... 详细信息

喷灌泵自吸过程是一复杂的气液两相流动过程,自吸过程的瞬态参数与自吸性能的优劣密切相关.在自吸泵外特性试验台基础上,利用NI虚拟仪器、LabVIEW编程平台搭建了泵内部流态特性瞬态数据测试系统,对65ZB-40型喷灌泵自吸过程进行了试验研究,测量了泵在不同安装高度下自吸瞬态过程中关键监测点参数的变化,并建立了瞬时转速、压力、流量、扬程、功率及效率与自吸时间的关系,分析了喷灌泵自吸过程内特性参数的变化趋势,并探讨了泵自吸过程时内特性与外特性之间的联系.结果显示,在6个不同自吸高度条件下,各关键监测点的压力变化趋势基本一致.泵进口及叶轮进口处真空度随自吸泵安装高度增加而增加.回流孔处在自吸初期为负压状态,但末期压力迅速上升至400 kPa左右,说明外混式自吸泵回流孔处为气液混合的主要区域.泵出口处压力值在自吸过程中基本上维持在1～2kPa之间,但在自吸即将完成时压力值迅速增至400 kPa附近.流量、扬程、轴功率、输出功率及转速也均在自吸即将完成时有一个显著的变化,表现出明显的瞬态效应,在自吸完成后效率达到最高值.试验结果与自吸机理基本吻合.

关键词：自吸喷灌泵自吸过程试验水力性能

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离心泵自吸过程的气液两相流非稳态数值模拟

科技导报 2013年第14期31卷 36-40页

作者：黄思岳乐郭京王立华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640 广州市昕恒泵业制造有限公司广州510520

选取一种常用的立式外混式自吸离心泵作为研究对象,运用非稳态数值模拟手段,探索自吸离心泵起动后气液两相流动的瞬态过程。研究采用了接近真实自吸情形的设置,选取一段吸入管路充满空气作为模拟计算的初始条件。计算得到了自吸泵内气... 详细信息

选取一种常用的立式外混式自吸离心泵作为研究对象,运用非稳态数值模拟手段,探索自吸离心泵起动后气液两相流动的瞬态过程。研究采用了接近真实自吸情形的设置,选取一段吸入管路充满空气作为模拟计算的初始条件。计算得到了自吸泵内气液两相分布、压力分布和速度分布与时间的关系,叶轮入口和泵出口处气液相流量随时间的变化规律,由此可估算自吸时间。计算发现泵吸入和排出气量的时间主要集中在泵起动的初期,叶轮入口和泵出口处的瞬时含气率分别可达到30.9%和20.2%。此外,蜗壳开孔起到分流排气的显著作用,孔口排气量占整个蜗壳排气量的20%～25%。本文所采用的模拟方法和结果对于研究自吸泵自吸过程和自吸性能,具有一定的理论和工程价值。

关键词：自吸泵自吸过程气液两相流非稳态数值模拟

离心泵自吸过程空泡流时空特征及其激励机制研究

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离心泵自吸过程空泡流时空特征及其激励机制研究

作者：祝之兵浙江工业大学

学位级别：硕士

自吸式离心泵由于具备良好的自吸性能,而被广泛地应用于农业灌溉、市政排涝、石油化工及海洋船舶等领域。随着自吸泵应用领域的不断拓宽和技术要求的不断提升,自吸性能和振动性能成为关键的技术评价指标。然而,由于泵自吸过程是一种十... 详细信息

自吸式离心泵由于具备良好的自吸性能,而被广泛地应用于农业灌溉、市政排涝、石油化工及海洋船舶等领域。随着自吸泵应用领域的不断拓宽和技术要求的不断提升,自吸性能和振动性能成为关键的技术评价指标。然而,由于泵自吸过程是一种十分复杂的气液两相流瞬变过程,其内部的流动特征及其非定常激励特征尚未被完全揭示。因此,本文采用高速摄影技术与振动测试技术,对离心泵整个自吸过程中的空泡流时空特征及其诱导振动信号进行同步采集和分析研究,以揭示离心泵自吸机理及其两相流动态演变规律,建立离心泵自吸过程空泡流时空特征与激励机制之间的内在关系,为自吸泵的优化设计提供理论指导和基础实验数据。本文的具体研究工作及成果如下:(1)根据实验要求设计并加工一台自吸式透明离心泵,搭建一套离心泵自吸过程气液两相流动特征及诱导振动信号同步测试系统和离心泵自吸完成后外特性及振动信号同步采集系统;采用高速摄影技术实现离心泵自吸过程气液两相流动特征的动态捕捉;同时,在离心泵敏感区域布置振动加速度传感器,利用振动加速度传感器测量自吸阶段及自吸完成后离心泵不同区域的振动特性;通过图像处理技术和信号频谱分析手段开展数据图像的处理及分析和振动信号特征频率的提取及分析,以揭示离心泵自吸过程的空泡流时空特征及其机理机制。(2)观察并分析不同自吸时间段内离心泵内部气液两相流流动特征和进出水管的液位变化特征,获取自吸过程中进出水管液位变化规律,并根据进出水管液位变化规律将自吸过程分为自吸初期、自吸中期和自吸末期。在自吸初期,蜗壳出口液流量及液流冲击力随着叶轮转速逐渐增大,并对泵体顶端造成冲击;弯管中逐渐有气相进入泵体,在进口部分开始气液混合形成空泡向出口边移动,并在叶片出口边尾部形成空泡带,流向叶片压力面;由于空泡的增多,蜗壳出口处开始出现气泡回流现象,叶轮前腔液出现空腔并逐渐增大,回流口处也开始慢慢积聚气泡。在自吸中期,泵内液相中含有大量的小气泡,并在气液分离室底部聚集,被回流口吸入,造成气相的回流,增加自吸时间。在自吸末期,泵内液相含量逐渐上升,叶轮前腔内的空泡腔不断减小并消失,气泡数量也有显著的减少;回流口处的气相回流量也不断减少液相回流量不断增加。(3)分析了模型泵自吸过程不同测点的振动强度变化规律及其激励机制,探究不同回流口位置对离心泵自吸性能及激励机制的影响,在整个自吸过程中,5个测点的振动强度变化规律大致相同,其中轴承体x轴方向的振动信号相对最强,底座的振动信号强度相对最弱;在自吸初期时,整个泵装置的振动水平主要受电机影响;但在自吸中期时,泵体和轴承体y轴方向的振动强度产生了明显波动现象,这是因为回流口和蜗壳扩散段的回流液对叶轮产生剪切作用;自吸末期后,气液两相含量逐渐稳定,泵内气相含量降低,气泡溃灭带来的振动冲击及蜗壳出口射流对泵体冲击强度均有所减小,进一步减小了泵装置整体的y轴方向上的振动水平。对比不同回流口方案的自吸时间,发现回流孔位置对自吸中期所用的时间影响最为显著,4号回流口对应的自吸时间最短;同时,对应的振动水平与其他回流口方案相近。(4)测量了自吸完成后离心泵正常工作时不同流量工况下的振动特性,通过分析在不同流量工况下自吸泵不同测点区域的振动频谱特征,并与自吸过程中产生的振动信号进行了对比分析,建立了泵正常工作状态时的振动信号特性与流量工况之间的内在联系。发现与自吸阶段相比,离心泵正常工作时各个测点的振动水平均出现不同程度的减小;振动信号呈现出一定的周期性变化规律;流量工况对轴承体y轴方向振动影响最大,对轴承体x轴方向振动影响较小。轴承体和泵体的x轴方向振动强度最大,均随流量的增大而波动上升,可能是由于流量的增加,加剧了电机定子和转子的之间的不稳定电磁力造成的。不同流量工况条件下,5个测点的最大振动水平均出现在000Hz频段,泵底座的整体振动水平最低,受流量工况变化影响较小;整个泵装置的x轴方向的振动水平比y轴的大,泵体上的振动水平比轴承体上的大,其中机械诱导振动占主要部分,其主要由电机与轴承体连接时未充分对中引起;泵体上的部分振动水平主要由于叶轮-蜗壳的动静干涉作用引起的。

关键词：离心泵自吸过程气液两相流流激响应可视化实验