检索结果-南通市图书馆

不同线圈布置比例的ALIP泵模拟与流动分析

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工程热物理学报 2019年第1期40卷 98-108页

作者：李慧文赵睿杰施卫东张德胜黄俊江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013 南通大学机械工程学院南通226000

圆柱直线感应泵(ALIP)是以洛伦兹力为动力推动液体流动的泵送装置。本文创建了二维轴对称的单侧线圈模型泵(SS泵)和内外侧线圈布置比例为1 (DS1泵)和0.5 (DS2泵)的双侧模型泵,并进行模拟计算。结果表明,大流量工况下DS2泵内速度分布最均... 详细信息

圆柱直线感应泵(ALIP)是以洛伦兹力为动力推动液体流动的泵送装置。本文创建了二维轴对称的单侧线圈模型泵(SS泵)和内外侧线圈布置比例为1 (DS1泵)和0.5 (DS2泵)的双侧模型泵,并进行模拟计算。结果表明,大流量工况下DS2泵内速度分布最均匀,小流量工况下DS2泵80%的速度比DS1泵分布平稳。不同流量工况下洛伦兹力分布不均匀,磁感应强度的斜率改变致使洛伦兹力产生波峰,DS2泵可改善这种不均匀。本研究表明DS2泵可有效提高流动的均匀性。

关键词：电磁泵流动不稳定性能曲线线圈分布

考虑热力学效应的空化模型修正及其适用性研究

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农业机械学报 2019年第2期50卷 138-146页

作者：张德胜万福来许彬王超超施卫东江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013 南通大学机械工程学院南通226019

为了研究热力学效应对不同温度水和低温流体空化影响,针对Zwart、Merkle和Singhal 3种典型空化模型,基于Antoine方程,考虑汽化潜热引起的饱和蒸汽压变化以及湍动能对当地汽化压强的影响,通过CFX前处理编辑分别对3种空化模型进行了修正,... 详细信息

为了研究热力学效应对不同温度水和低温流体空化影响,针对Zwart、Merkle和Singhal 3种典型空化模型,基于Antoine方程,考虑汽化潜热引起的饱和蒸汽压变化以及湍动能对当地汽化压强的影响,通过CFX前处理编辑分别对3种空化模型进行了修正,提出了全新的考虑热力学效应的空化模型。针对不同温度水为介质的NACA0015翼型,分别采用3种不同空化模型及修正后的空化模型进行了数值模拟。结果表明,修正后的Merkle模型更加接近实验值。基于修正后的Merkle模型,模拟了不同温度液氮为介质的HORD翼型,并与实验结果进行了对比。研究发现,考虑热力学效应时,空化区域产生温度下降、对应饱和压力下降,致使空化强度减弱,空穴长度缩短,当地空化数均大于远场空化数。相比温度为77. 64 K的工况,83. 06 K工况下的热力学敏感性更高,压降更多,空化受抑制更加明显。

关键词：空化模型翼型数值模拟热力学效应

叶轮与导叶叶片数匹配对井用潜水泵性能的影响

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农业机械学报 2018年第7期49卷 103-111页

作者：王洪亮施卫东杨阳周岭陆伟刚江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013 南通大学机械工程学院南通226019

叶轮与导叶叶片数对泵的扬程、效率等都具有较大的影响。选取250QJ140型井用潜水泵作为研究对象,采用数值计算与试验相结合的方法,在叶轮与导叶叶片数组合变化下,对井用潜水泵的性能变化规律和内部流场分布进行了研究。基于不改变其他... 详细信息

叶轮与导叶叶片数对泵的扬程、效率等都具有较大的影响。选取250QJ140型井用潜水泵作为研究对象,采用数值计算与试验相结合的方法,在叶轮与导叶叶片数组合变化下,对井用潜水泵的性能变化规律和内部流场分布进行了研究。基于不改变其他几何参数的原则,建立16组不同叶片数组合的两级井用潜水泵模型。采用ANSYS ICEM软件对各组模型分别进行了结构化网格划分,进而在ANSYS CFX商用软件中对各组模型进行了多工况定常数值计算。各组数值计算均选用标准k-ω湍流模型和标准壁面函数,获得了各组模型在不同工况下的性能预测值。通过各组方案性能预测值的对比可以发现:在额定流量工况下,当叶轮与导叶叶片数均为7时,井用潜水泵模型的效率最高。在小流量工况和大流量工况下,泵内的介质流动角度发生了变化。在小流量工况下,增加叶轮与导叶的叶片数可以提高叶片对于液体介质的整流,进而提高井用潜水泵性能;在大流量工况下,较少的叶轮与导叶叶片数更能减轻叶片对液体介质的排挤作用。将大流量工况下性能较好的方案6进行了样机制造和性能试验,结果表明,模型性能较好,在额定流量工况下,扬程预测值比试验结果低2.4%,轴功率预测值比试验结果低1.6%,效率预测值比试验结果高1.1%,数值预测结果与试验结果随流量的整体变化趋势一致,证实了本文中数值计算的准确性。

关键词：井用潜水泵叶轮导叶叶片数数值模拟

垂直管内固-液两相流全耦合CFD-DEM模型研究

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农业机械学报 2022年第12期53卷 212-222页

作者：张德胜周游赵睿杰施卫东江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心镇江212013 南通大学机械工程学院南通226019

针对传统两相流CFD-DEM模型中忽略一些次要力以及颗粒-湍流作用导致计算精度不高的问题,建立了考虑Loth升力、虚拟质量力、压力梯度力以及湍流调制等多种机制的全耦合模型,分析了进口颗粒体积分数、输送速度和颗粒直径对固-液两相流动... 详细信息

针对传统两相流CFD-DEM模型中忽略一些次要力以及颗粒-湍流作用导致计算精度不高的问题,建立了考虑Loth升力、虚拟质量力、压力梯度力以及湍流调制等多种机制的全耦合模型,分析了进口颗粒体积分数、输送速度和颗粒直径对固-液两相流动的影响。研究结果表明,升力驱使颗粒向管道中心聚集,且Loth升力比传统Saffman和Magnus升力预测的颗粒分布更接近实验。随着进口颗粒体积分数的增加,各相的轴向速度均明显减小,同时颗粒对湍流的调制作用导致流体均方根速度降低。随着输送速度的增加,颗粒在管道中心更加聚集,而流体均方根速度快速增加。随着颗粒直径的增加,颗粒在管道中的分布更加不均匀,而对流体均方根速度的影响很小。输送速度对压降影响最大,进口颗粒体积分数次之,颗粒直径对其影响最小。

关键词：垂直管固-液两相流湍流调制计算流体动力学离散元法

基于DEM-CFD的旋流泵大颗粒内流特性模拟与试验

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农业机械学报 2020年第10期51卷 176-185页

作者：施卫东施亚高雄发张德胜郎涛赵婷南通大学机械工程学院南通226019 江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013

鉴于抗堵塞性能较优的旋流泵在输送污水时,其过流部件仍存在磨损、半堵塞等问题,将DEM-CFD方法引入旋流泵数值模拟中,研究旋流泵在输送不同粒径、体积分数颗粒时的颗粒运动物理特性,以及颗粒与液相、固壁多向耦合的运动特征,并进行了试... 详细信息

鉴于抗堵塞性能较优的旋流泵在输送污水时,其过流部件仍存在磨损、半堵塞等问题,将DEM-CFD方法引入旋流泵数值模拟中,研究旋流泵在输送不同粒径、体积分数颗粒时的颗粒运动物理特性,以及颗粒与液相、固壁多向耦合的运动特征,并进行了试验验证。结果表明,由旋流泵输送油菜籽试验可知,外特性计算结果与试验结果基本一致;在该旋流泵模型特征下,进口管与无叶腔区域由循环流引起的颗粒旋转流动现象较为严重,从无叶腔沿着进口壁面螺旋式逆向回流,与进口顺向来流相混达到平衡,试验拍摄结果与数值模拟结果较为相符,说明DEM-CFD耦合方法具有一定可靠性;旋流泵内部存在3种不同的颗粒运输方式,第1种为颗粒随贯通流经由叶轮进入蜗壳,第2种为受循环流影响经由无叶腔直接甩入蜗壳,第3种为颗粒从叶轮前端面区域进入叶轮,再经叶轮进入蜗壳;对蜗壳内流特性进行分析,发现颗粒主要分布在蜗壳后侧,在扩散段到蜗壳出口区域,颗粒随液体以螺旋的方式流出,蜗壳断面叶轮侧形成大小不等的螺旋涡。

关键词：旋流泵大颗粒 DEM-CFD 高速摄影涡动力学数值模拟

基于DEM-CFD耦合的泵内颗粒流动特性研究

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工程热物理学报 2021年第2期42卷 357-369页

作者：夏铖赵睿杰施卫东张德胜高雄发江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013 南通大学机械工程学院南通226000

随着我国加快深海、深地资源的开发力度,对此类应用环境下的液体提升泵的可靠性提出了更高的要求。而泵内固体颗粒引起的磨损破坏是其中一个严重问题。本文基于DEM-CFD耦合方法,针对自开发的两级混流泵研究了颗粒在泵内部与流体相互作... 详细信息

随着我国加快深海、深地资源的开发力度,对此类应用环境下的液体提升泵的可靠性提出了更高的要求。而泵内固体颗粒引起的磨损破坏是其中一个严重问题。本文基于DEM-CFD耦合方法,针对自开发的两级混流泵研究了颗粒在泵内部与流体相互作用下的流动特性和对泵的磨损规律,并基于该泵分析了不同颗粒形状、颗粒浓度下的运动特性和泵磨损分布,发现颗粒主要沿着叶轮工作面以及导叶凹面运动,且随着浓度增加,磨损速率会逐渐达到一个饱和值。本文分析探讨了颗粒在泵内的流动特性、颗粒与叶轮导叶发生碰撞的形式及磨损严重区域,对设计抗磨损多级混流泵提供了理论支撑。

关键词：颗粒拓扑形状多级混流泵 DEM-CFD 叶片磨损数值模拟

基于LES的泵站前池表面涡及液下涡流瞬态特性分析

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农业机械学报 2018年第5期49卷 186-194页

作者：潘强施卫东赵瑞杰张德胜江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013 南通大学机械工程学院南通226019

泵站前池或泵站进水池是泵进口前的过流部件,在不同工况的流动中存在多种旋涡,可分为自由表面涡和液下涡,这些高度不稳定的旋涡是影响水泵装置运行效率及稳定性的重要因素。为了研究泵站进水池的内部涡流,采用大涡模拟(LES)及流体体积函... 详细信息

泵站前池或泵站进水池是泵进口前的过流部件,在不同工况的流动中存在多种旋涡,可分为自由表面涡和液下涡,这些高度不稳定的旋涡是影响水泵装置运行效率及稳定性的重要因素。为了研究泵站进水池的内部涡流,采用大涡模拟(LES)及流体体积函数(VOF)方法对泵站进水池中的三维非稳态流动进行了非定常数值计算,并进行了系统的验证。基于数值计算结果,统计了旋涡的时均特性,讨论了RANS方法和LES方法对涡流预测的区别;采用λ2等值面将旋涡结构可视化,观测到自由表面涡及附底涡周围环绕的二次涡结构;分析了不同时刻表面涡及附底涡的形态和瞬态特性,通过涡量方程得到了对流项及拉升、弯曲项对主涡涡量变化的影响。结果表明:二次涡与主涡的相互作用在一定程度上增强了主涡动量的向外耗散,并通过自旋引起主涡轴向拉升或者弯曲。

关键词：泵站进水池自由表面涡液下涡大涡模拟流体体积函数瞬态特性

基于鱼形颗粒群追踪的贯流泵鱼类撞击损伤特性研究

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农业机械学报 2023年第10期54卷 152-160页

作者：张德胜史科航潘强施卫东江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013 南通大学机械工程学院南通226019

叶片撞击是鱼类过泵损伤的最主要因素,为了研究鱼类通过贯流泵的撞击损伤特性,基于CFD-DEM耦合方法,通过修改耦合接口代码优化曳力计算模型,研究贯流泵中鱼体与叶片及壁面撞击后的运动行为及受力损伤。以简化的平板撞击鱼类为数值模拟... 详细信息

叶片撞击是鱼类过泵损伤的最主要因素,为了研究鱼类通过贯流泵的撞击损伤特性,基于CFD-DEM耦合方法,通过修改耦合接口代码优化曳力计算模型,研究贯流泵中鱼体与叶片及壁面撞击后的运动行为及受力损伤。以简化的平板撞击鱼类为数值模拟的切入点,分析了鱼体受到撞击损伤的影响因素,并预测鱼体的过泵损伤死亡率。结果表明:通过数值模拟与实验拟合,得到导致鱼体长度与叶片前缘厚度之比(L/d)为2时鱼类死亡的撞击力阈值为2446 N;减小叶片前缘倾角、减小鱼体撞击速度、增大叶片前缘厚度,可降低鱼体与叶片前缘碰撞受力来降低鱼体的受力损伤;贯流泵中鱼体与叶片前缘碰撞产生的撞击力最大,撞击损伤最严重,是贯流泵装置中造成鱼类死亡的主要部件;泵站来流中鱼体尺度越小,叶片撞击概率越低,减小L/d,可以降低前缘撞击力,从而提高鱼类过泵存活率。

关键词：鱼友好型贯流泵鱼类存活率撞击力数值模拟 CFD-DEM

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模拟翼型热敏介质空化流的湍流模型修正与应用

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农业机械学报 2020年第5期51卷 134-141页

作者：张德胜冯健万福来李俊峰施卫东江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013 南通大学机械工程学院南通226019

为了研究湍流模型对热敏介质空化流数值模拟精度的影响,结合滤波器模型(Filter-based model,FBM)和密度修正模型(Density-corrected model,DCM),基于局部网格尺度和气液两相混合密度,修正了3种湍流模型(k-ε、RNG kε和SST k-ω)的湍流... 详细信息

为了研究湍流模型对热敏介质空化流数值模拟精度的影响,结合滤波器模型(Filter-based model,FBM)和密度修正模型(Density-corrected model,DCM),基于局部网格尺度和气液两相混合密度,修正了3种湍流模型(k-ε、RNG kε和SST k-ω)的湍流粘度,并分别采用原始湍流模型和修正湍流模型,以不同温度的水为介质,对NACA0015翼型进行了单相和气液两相数值模拟。通过与实验数据比较,验证了数值模拟结果的准确性。研究结果表明,修正的kε模型消除了湍流尺度的影响,通过修正的RNG kε模型计算得到的空泡发展规律与实验结果一致。修正后的RNG kε模型揭示了空化与温度变化的规律,反映出较好的修正效果,可为低温热敏介质空化流数值模拟提供理论参考。

关键词：热敏介质湍流模型空化翼型数值模拟修正