泥沙浓度对旋流泵性能影响的试验研究

城乡河网内杂物繁多,在进行水环境整治时需选择合适的疏浚机具以避免出现堵塞。由于旋流泵的结构设计为将叶轮置于泵壳后腔,因此可以解决清淤输送时的堵塞问题。选用旋流泵进行清淤输送时,其性能受泥沙浓度影响较大。旋流泵结构与常规泥泵存在显著差异,泥沙浓度对旋流泵性能的影响尚不明确。为此,该研究开展了旋流泵输送清水和不同浓度泥沙的试验,定性分析了旋流泵扬程、功率和效率随泥沙浓度的变化情况。结果表明,随着输沙浓度的增加,旋流泵的扬程逐渐减小,功率随之增大,效率逐渐减小。通过对试验数据进行拟合,获得了旋流泵扬程比降和效率比降的定量计算经验公式。     

液货泵输送粘液的性能仿真与经验修正对比分析

以一台比转速为69的潜没式液货泵为对象,仿真计算其输送清水以及5种不同油介质时的性能,得到不同介质下的扬程曲线和效率曲线。结果表明,介质的粘度对离心泵的性能有明显的影响,随着介质粘度的升高,泵的扬程会降低,效率则降低更多;粘度还会改变泵的高效点,使高效点往小流量偏移。针对工程问题,推荐一种离心泵输送粘液的经验修正方法,与仿真结果对比,该方法能够满足工程应用的需求。     

离心泵口环间隙流动特性的数值模拟

[目的]在开展离心泵的结构设计和性能研究时,往往易忽略口环间隙的影响。口环间隙不仅将改变离心泵的外特性,还将影响其流场分布,故需深入分析离心泵口环间隙的流动特性。[方法]以某型中比转速的立式离心泵作为研究对象,采用ANSYS CFX开展仿真模拟,分析不同口环间隙(0,0.5,0.7,1.06 mm)对离心泵外特性、压力分布和速度分布的影响。[结果]结果表明:不同口环间隙下,离心泵外特性的仿真结果与实验数据基本一致,两者的相对误差小于5%(1.06 mm间隙除外),验证了数值仿真方法的可信度;随着口环间隙的增加,在设计工况下,离心泵的扬程约下降20%,效率约下降19%;小间隙处的叶轮前、后盖板局部压强有所增加,大间隙处的整体压强有所下降,叶轮盖板的径向压强呈不对称分布;口环间隙导致流体内部的湍流紊乱,而离心泵进口和出口处的压强和速度均呈现出不均匀的渐进梯度分布。[结论]研究成果可为离心泵的结构设计和流场特性分析提供参考。     

离心泵流量自动调节系统

离心泵与其他类型泵相比具有更多的优点,因而在船舶上获得了广泛的应用,如油箱、容器和舱柜的抽空等。在输送液体的过程中,通常泵的吸入侧的静扬程会有所降低。正因如此,储液舱柜中的空气(气体介质)才有可能通过吸入口进入管路,并由于叶轮入口处绝对压力的降低而在离心泵的过流通道内产生气蚀。有很多方法可以用来防止空气进入吸入管路,但是目前只能依据现有的和允许的汽蚀余量值,靠降低流量来避免汽蚀。由于苏联造船界目前还没有能够准确而有效地评价汽蚀余量值的技术设备,只能采用人工调节,因而其精确度只能取决于操作者的技能。这样一来,常     

润滑脂在圆管内流动速度及粘度分布规律

润滑脂在管内流动的速度、粘度是影响润滑脂输送的重要因素,深入研究不同温度、流变指数、屈服应力对润滑脂在输送过程中的速度分布、粘度分布具有重要意义.文中首先采用旋转流变仪对润滑脂的流变行为进行实验研究,得到润滑脂的本构方程;然后基于Herschel-Bulkley模型,运用CFD对润滑脂的流动进行数值模拟.结果表明:温度和剪切速率对润滑脂的流变行为均存在较大影响,在低温下,润滑脂存在较大的屈服应力,且润滑脂输送性能较差;随着温度的升高,其流速增大,润滑脂表现出更好的流动性,且在管内中心,粘度分布均呈峰形;随着屈服应力增加,流速降低,粘度增加,当屈服应力从1 200 Pa升高到1 500 Pa时,流核区速度降低了65%,且中心处粘度升高了24%;流性指数对润滑脂在管内的粘度分布影响较小,而对速度分布影响较大,随着流性指数增大,润滑脂速度明显降低,当流性指数从0.19增加到0.79时,流核区速度降低了69%,而粘度分布基本保持一致.     

振动流变对泥浆管道输送的减阻效果研究*

泥浆在管道输送中阻力大导致能耗高,严重制约疏浚生产效益。本文将泥沙流变学的振动加载流化技术应用到泥浆管道输送减阻研究中,在管道系统中开展振动流变减阻效果研究。结果表明,减阻效果随着振动频率的增大先显著提升后趋于平缓;随着体积浓度的增加而增强,但其增强的速度逐渐减小;随着输送流速的增加而不断减弱直至趋于平稳。且对于试验泥样,存在一个最优振动频率为40 Hz,此时系统达到了最佳减阻效益状态;在内径为100 mm管道中,当泥浆体积浓度为29.94%、管道输送流速为0.9 m/s、微幅机械振动频率为100 Hz时,对于中值粒径为31 μm的奉贤海滩泥沙能减小20%以上的阻力损失;最后,提出了泥浆管道输送振动流变减阻的计算模型。     

绞吸船吹填中粗砂泥泵节能运行转速

大型绞吸船吹填中粗砂施工,难以确定最优的输送施工参数和泥泵机组转速.针对目前常用的计算公式对非均质中粗砂浆体水力输送计算精度不足的问题,采用实际施工参数对计算公式进行拟合修正,实现泥浆输送施工参数的精确计算.同时通过泥泵机组运行功率计算分析,确定了最经济输送施工参数条件下泥泵机组的低功耗运行转速.转速特征是在既定的泥浆流速、浓度和泥泵机组总扬程条件下,水下泵采用低转速、甲板泵采用高转速,有利于降低输送施工能耗.     

推进泵快速启动水力特性及流场演变研究

为了提高鱼雷的出管速度,本文基于雷诺时均N-S方程和SST k-ω湍流模型建立鱼雷发射推进泵快速启动瞬态计算模型,采用数值方法研究三种启动时间条件下推进泵的水力特性及流场演变。研究结果表明：随着时间推移,流量和推力持续增加,扬程、轴向力、轴向力矩和功率先增大后减小,效率先增加后保持稳定。扬程、轴向力、轴向力矩和功率在加速结束瞬间存在极大值,且极大值随着启动时间的增大而减小。启动初期,叶轮区域存在严重的来流冲击、流动分离和漩涡结构,随着时间推移,流场逐渐趋于稳定;启动时间对推进泵流场演变具有显著影响,启动时间越小,流场越快达到稳定状态。为保证推进泵在启动过程中无空泡产生、内部流场以较快时间运行至稳定状态,建议以0.2 s启动时间启动推进泵。     

风化过程对溢油回收效率的影响

选择3种渤海重质原油在波浪槽中开展48 h溢油风化及回收实验,通过分析油品的密度、黏度、含水量及回收效率在溢油风化过程中的变化趋势,探讨海上原油泄漏后的最佳处置时间窗口。风化实验结果表明,溢油的物理性质在风化过程中均有明显的变化,其中黏度和含水量的变化尤为明显。真空式溢油回收实验显示,溢油后6 h内回收效率会急剧下降,3种原油的最终实际回收效率分别降低至12.2%、3.5%和4.8%。     

离心泵叶轮外径切割时特性曲线的换算

切割叶轮外径,是用来改变离心泵扬程特性曲线的一种方法。采用这种方法,可以减少离心泵的品种,扩大离心泵的使用范围。在进行叶轮外径切割之前,应依据要求性能对原始特性进行换算。采用的方法不同,换算效果和精度亦不同。作者根据对叶轮流道中水力损失的计算结果,提出了一种换算理论扬程特性曲线的方法。对多台单级离心泵和多级离心泵的试验结果,证实了所提换算方法的准确性。     

径向和轴向间隙对喷水推进轴流泵特性影响数值分析

采用三维雷诺平均N-S方程和S-A湍流模型对不同叶轮间隙的喷水推进轴流泵流场及水力性能进行数值计算。计算中选取的相对径向间隙δ(径向间隙尺寸与叶轮直径之比)分别为0.2%,0.4%,0.6%和0.8%,选取的轴向间隙分别为10 mm,15 mm,20 mm和25 mm。计算结果表明:随着δ的增大,泵模型水力性能降低;当δ增大到0.6%时,小流量工况下泵模型的效率和扬程下降加快,设计工况下的叶片进口形成泄漏涡,泄漏损失增大;当轴向间隙增大到20 mm时,静叶吸力面出现分离螺旋点,易引发汽蚀,泵模型选用的轴向间隙为15 mm。     

对转舵桨水动力性能理论分析

为了对对转舵桨水动力性能进行计算分析,文章采用低阶速度势面元法建立了对转舵桨水动力性能理论迭代预报模型。对转舵桨的前桨、后桨和吊舱单元之间的相互扰动通过诱导速度来考虑,诱导速度由面元法计算获得。为了对对转舵桨性能进行对比分析,文中采用同样的预报模型对相应常规单桨水动力性能进行了计算,该单桨与对转舵桨在设计工况下能够提供相同的推力。实例计算结果表明,在提供相同推力的条件下,对转舵桨相对单桨收到功率可降低8.03%。与单桨相比,对转舵桨尾流周向诱导速度明显减小,其尾流旋转能量得到有效回收。     

微织结构与微气泡复合减阻数值模拟与特性分析

微气泡减阻可有效降低船体航行中的阻力,微织结构也是降低摩擦力的有效方法之一。采用微织结构与微气泡复合减阻的方法,通过数值模拟的方法研究水流速度、气泡流量和气泡尺寸对减阻率的影响。结果表明：复合减阻率随水流速度的增大而减小;气泡流量增大,减阻率逐渐增大,当壁面附近气泡达到饱和空气量时,减阻率达到最大值后不再随气泡流量的增加而增大;以微气泡直径20μm为界限,20μm以下,气泡尺寸的增大导致减阻率下降,而20μm以上,减阻率基本保持不变,不再随气泡尺寸增大而变化。     

某耙吸式挖泥船泥泵离合器合排故障处理

正0引言我国建造的某舱容为11 888 m~3的自航耙吸式挖泥船采用高效率双壳式泥泵(离心泵,见图1),挖泥时功率1 600 kW,扬程22 m,吹岸时功率为3 500kW,扬程65 m。气胎式离合器(见图2)的型号为Wichita MV436H/BRG/SA,扭矩为18 320 N·m,气压为8.5 bar。该船于2012年投入使用,在某次使用过程中出现离合器滑差和泥泵堵塞报警,致使泥泵离合器不能进行正常合排工作,泥泵无法运行,影响疏浚作业。     

蜗壳截面形状对舰用离心泵性能特性的影响

为研究蜗壳截面形状对舰用离心泵性能的影响作为后续研究舰用离心泵噪声振动特性的理论依据，在蜗壳基圆、各断面面积、隔舌螺旋角、隔舌安放角和蜗壳出口面积相同的情况下，改变蜗壳截面形状，分别设计A型、B型和C型蜗壳。对3种蜗壳型式离心泵进行数值计算。结果表明，3种型式蜗壳离心泵的外特性变化趋势基本一致。小流量工况的A型蜗壳离心泵效率略小，大流量工况的B型和C型蜗壳离心泵效率小。随着流量的增大，B型和C型蜗壳离心泵效率下降幅度较大。3种型式蜗壳离心泵在相同工况条件下，压力场、速度场、湍动能和空化现象的变化趋势大致相同。3种型式蜗壳离心泵流场特性在隔舌流道和蜗壳流道处均不相同，表明改变蜗壳截面形状主要影响叶轮靠近隔舌流道和蜗壳流道内的流场。     

疏浚工程爬坡管内单分散泥浆输送特性数值模拟

基于颗粒动力学理论的两相流欧拉双流体模型,建立可模拟不同爬坡高度(3. 6～5. 0 m)。不同输送速度(5. 0～6. 8 m/s)及不同泥浆浓度(20%～30%)的等温流动过程的计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模型,得出疏浚工程中爬坡管内泥浆水力输送流动及阻力特性。研究表明:泥浆在爬坡管中进行输送时其局部阻力系数随着狄恩数减小及爬坡高度上升而增加,且与爬坡高度间成近似线性关系;输送时弯头处最大速度区域由内侧移至外侧,各截面内的颗粒体积分数在垂直和水平方向均表现出梯度;输送过程中存在二次流现象,且泥浆体积分数变化与二次流涡流规律一致,二次流强度随着流速、爬坡高度及泥浆浓度增加而变强。当浓度增大到一定程度时,重力因素超越二次流影响成为主导作用,使流动恢复为直管中充分发展态。     

某内河三体船轴流式喷泵台架试验与性能计算

为检验某内河三体船的轴流式喷泵性能,开展缩比模型试验泵台架试验。采用结构化网格离散计算域得到实尺度喷泵外特性曲线,经无量纲相似换算得到与试验情况相符合的计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）计算值。在流量阀全打开、非等转速条件下和不同流量、等转速条件下进行测量,得到试验泵功率和扬程等数据。在功率损失分析基础上,对比试验测量值与CFD计算值。结果表明：在1 130～1 760 r/min转速条件下两者吻合较好,最大误差为7.6%;在等转速条件下扬程特性曲线趋势达成较好一致性。     

大流量无堵塞旋流泵的优化设计及实验研究

依据三要素设计方法及相关经验公式，对大流量无堵塞旋流泵主要结构参数的尺寸进行初步确定，用ANSYS CFX软件对初始设计的旋流泵进行外特性预测后发现，工况点处扬程仅达到设计扬程的77.1%,效率高出设计效率的24.2%。对主要部件叶轮外径D₂、宽度b₂和包角ψ等进行逐步优化，得到较优化的旋流泵模型，该泵工况点处扬程高出设计扬程3.2%,效率高出设计效率30.5%。为了验证模拟计算的准确性，对实体旋流泵进行了清水输送实验，工况点处实验扬程高出模拟扬程0.7%,实验效率高出模拟效率6.4%。     

自激励流节能效果的实验研究

针对水平-竖直混合管道气力输送系统,研究安装倾斜软翅产生的自激励流对颗粒输送过程中的节能降耗效果.通过对系统沿程压力损失、最佳经济速度、能量损耗系数和附加压力损失系数的研究,定量地分析自激励流的节能作用.研究发现:随着输送速度的降低,自激励流减小了系统颗粒群输送过程中的沿程压力损失和最佳经济速度;低速输送时,自激励流降低了颗粒输送过程中系统的能量损耗系数,在质量流量0.2和0.4 kg/s时,能量损耗系数的减小分别为9.6%和8.1%;同时,随着输送速度的降低,系统的附加压力损失系数也因自激励流的存在而减小,这表明倾斜软翅振动产生的自激励流对气力输送系统具有节能降耗的效果.     

离心泵参数调节时的节能方法

在离心泵的运行实践中,不改变工况参数(流量和扬程)的情况是很少见的。通常、总是要求泵能够在一定的流量范围内运行,因而需要对其参数进行调节。如众所知,离心泵的工况点就是泵的扬程特性曲线和泵所在系统的外部管网的阻力曲线的交点(图1,曲线3和2)。理想情况下,离心泵的工况点应该是与该泵效率曲线上最高值相对应的B点(图1,曲线5)。但是,由于一系列的原因,在泵和管网组成的系统中经常需要改变泵的运行参数,比如要降低泵的流量,即要求从流量Q_B降到Q_C(图1)。要想实现泵的运行参数的调节,可以采