船用柴油机余热发电透平内部流场分析

针对船用柴油机在船舶节能减排方面的重要作用,提出通过余热发电透平回收船用中速柴油机的废气余热。采用数值模拟方法对动力涡轮进行内部流场分析,为余热发电透平的设计优化和应用提供参考。透平流场数值模拟结果表明:蜗壳和叶轮的整体流动状态良好,但动叶入口处存在较大的攻角,出现小范围的流动分离;在动叶与静叶相对运动的影响下,不可避免地在部分动叶流道中出现涡流,导致压力和温度增大、流速下降。根据数值模拟结果对叶轮叶型进行优化,有助于进一步改善内部流场,提高余热发电透平的工作效率。     

離心泵中汽蝕現象的分析

如果在离心泵的叶轮入口处由于液流局部速度过大而出现负大气压区,而且该负压区的压力低于被抽送液体的饱和蒸汽压时,液体就会产生蒸汽化。流体将汽泡带入高压区并在该区中破裂。汽泡破裂时会产生极高的局部压力峰值,从而有可能导致设备的损坏。在这种情况下,如果使用合适的检测仪器,就可以通     

叶片厚度对混流泵性能的影响研究

采用高质量结构化网格离散混流泵计算域,基于雷诺时均(RANS)方程和剪切应力输运(SST)湍流模型对混流泵内流场进行数值模拟.采用多种定性和定量指标对不同叶轮叶片厚度时混流泵的扬程、功率和效率特性及叶轮进、出口的流场流动情况进行对比分析.结果表明:在相同流量下,随叶轮叶片厚度减薄,泵的扬程和功率增加,且最高效率点向大流量工况偏移,最高效率略有升高;叶轮叶片厚度减薄提高了流场流动均匀度,改善了叶片表面压力分布情况,使空化性能得以改善.     

渣浆泵进口流动状态对叶轮磨损的影响

重型渣浆泵的比转数较低,叶片过流部分较窄并与叶轮轴线几乎垂直,当渣浆流到叶片进口附近时发生急转弯,因固体颗粒运动惯性,一定程度上将保持原来的流动方向,在叶轮后盖板及叶片进口边附近形成颗粒的集中,与后盖板发生撞击后反弹,突然改变运动方向。从固体颗粒浓度、渣浆流速、固体颗粒冲角等影响因素分析渣浆泵进口流动状态对叶轮磨损的影响。     

船用循环泵基本性能的合理选定

设计船用循环泵的一个重要任务就是要从流体动力学性能、强度性能和汽蚀——噪音性能最适当搭配的观点出发来绘制它的过流部件。由于这此性能指标主要是由叶轮的结构参数和运动参数决定的,而且彼此间互有关联,因此就必须要获得它们的最适当的搭配关系。在设计船用轴流循环泵的某个阶段,要确定液体绕叶轮叶片流动的环量的分布规律,即     

半开式径向叶轮上游预旋流动研究

叶轮进口上游的预旋流动是影响流体机械水力及空化性能的重要因素,主要采用粒子成像测速（PIV）技术对半开式径向叶轮上游的预旋流动进行试验研究。通过对比不同转速和流量工况下的PIV试验结果,发现在叶轮上游吸入管内均存在与叶轮旋转方向一致的预旋流动,且偏离设计工况越远、距离叶轮越近、其预旋速度相应也越大。同时,叶轮旋转的影响还可通过流道向上游传播,继而在吸入管内诱导产生涡量场。因此,有必要基于RANS方程组及RNG k-ε湍流模型进行叶轮全流道三维湍流流场的数值模拟。结合试验和数值模拟的结果,可发现吸入管内部预旋流动主要为沿旋转方向的周向流动,而沿半径方向的径向流动很小,且径向速度在数值上要比周向速度小一个量级。     

离心泵叶轮进口前非定常流动研究

以一离心泵为对象,进行模型泵叶轮进口前非定常流动的PIV试验及数值模拟。基于PIV试验结果可知,在不同流量工况下,吸入管内均存在着较为强烈的预旋流动,预旋流的方向与叶轮旋转方向一致。且泵偏离设计流量工况越大、与叶轮距离越近,预旋流的绝对速度越大。同时,应用数值模拟的方法,详细分析了吸入管内部流场中涡线、压力脉动等的非定常变化,得出在小流量工况下,吸入管内非定常预旋流动将会引起与叶轮转频较为接近的压力脉动,从而对整个泵系统造成严重危害。     

液体的粘度对叶片泵汽蚀性能的影响

具有高抗汽蚀性能的轴流式叶轮或螺旋轮目前已经被广泛地用作高扬程离心泵的前置叶轮和低扬程增压泵(升压泵)的叶轮。但是值得注意的是,有关螺旋轮的理论并不十分完善,比如对于液体的粘度这样一个基本性能要素对叶片泵汽蚀性能的影响的问题研究就并非充分,而恰恰是这种因素能够改变液体的流场,因此能够改变泵的外特性。被抽送液体的粘度对叶片泵汽蚀性能的影响的试验研究结果具有自相矛盾的性质。比如按照文献[1,2]的结果得知,液体粘度的增大将会恶化泵的吸入性能,然而根据文献[3,4]的结果却会     

轴流式鼓风机的设计方式与低流量区域特性

1.概论 1.1 轴流鼓风机的压力-流量特性与内部流动的关系在叙述本试验结果之前,打算先谈谈轴流机械特性与叶轮内部流动之间的关系。实际上,叶轮的内部流动是十分复杂的非恒定三元流动,按惯例假定流动是圆周方向的平均值,亦即为轴对称的子午面流动。叶轮各叶片在无失速的流量条件下,可以比较容易地计算子午面流动,鼓风机性能也能相当正确地推算。如果是轮毂与外壳同旋转轴平行的鼓风机,那么古典的单纯半径平衡条件式或作动器盘理论比较适用;在与旋转轴相倾斜的情况下,最近流行的流线法或矩阵法等数值计算法比较     

叶顶间隙对高压比离心压气机性能的影响机理

为了研究高压比离心压气机叶顶间隙流动损失的产生机理,建立了18个不同叶顶间隙的压气机叶轮模型,采用数值方法对其进行流场求解计算,对比分析有叶顶间隙与无叶顶间隙下压气机叶轮流道内的流场特性,进行不同叶顶间隙下叶轮流动的对比研究.结果表明:在设计转速与流量下,等熵效率与压比随叶顶间隙比率的增加而近似线性减小;叶轮流道内产生的泄漏涡与主叶片前缘激波相互作用造成有叶顶间隙下的流动损失,高速流体与机匣壁面作用产生的壁面涡与主、辅叶片前缘的激波共同造成了无叶顶间隙下的流动损失;随着叶顶间隙的不断增加,泄漏涡与激波相互作用产生的影响力不断向下游移动,导致压气机性能的不断降低.     

采用模型设计和模型试验方法研制大型泵

本文对采用模型设计和模型试验方法研制大型离心泵的计算理论，结构设计和材料选用等问题进行了探讨，确认了只有在正确运用相似计算公式的前提下才能保证相似设计可靠性的观点，验证了叶轮进口截面几何形状对离心泵汽蚀性能和效率值的影响，并提出了国内现有的能较好满足船艇货油泵运转条件的材料组合建议方案。     

6500m3/h绞吸船用泥泵四叶片叶轮研发

为适应绞吸挖泥船超长排距时的施工需要,在6500m³/h绞吸挖泥船原三叶片高效高压泥泵的基础上,保证叶轮外形尺寸不变、叶轮流道通过能力不下降的情况下,分别对叶轮轴面和轴面流线进行水力设计,设计叶轮为四叶片扭曲叶片,并结合数值模拟对叶片包角进行优化计算,确定叶片包角为138°。通过模型泵试验,对比测试与模拟计算结果,验证叶轮的水力性能。通过对比四叶片与原三叶片高效高压泥泵的性能参数,预测两者在不同土质、不同排距下的生产率与能耗情况。结果表明,四叶片泥泵扬程比原三叶片高效高压泥泵提高了18 m以上,最高效率达到86%,且通过球径均为425 mm;土质为0.2 mm细砂时,研发泥泵的生产率提高了9%以上,排距提高了14%以上,耗功最小值降低了约3.5%。     

喷水推进混流泵流体动力性能的CFD研究

采用CFD方法研究KaMeWa公司的某型喷水推进混流泵的流体动力性能,并分析其内部流场特性。通过几何建模,将泵划分为进口、叶轮、导叶体和喷口四部分。分别采用结构化网格离散计算区域。应用k-ε和k-ω相结合的SST湍流模型封闭控制方程,采用全隐式多区域网格耦合求解。预报其功率、扬程、效率等特性,将泵功率的计算结果与该泵厂家试验数据进行比较,误差在2%以内。说明本研究采用的CFD方法预报该泵的流体动力性能真实可信。根据计算结果,对内流场的流线和叶片表面的压力分布做了详细分析。     

离心泵水动力噪声计算方法研究

离心泵作为舰船重要的流体机械,也是管路系统中主要噪声源之一。泵内流动诱发噪声的计算难点在于流噪声声源的准确模拟和边界条件的确定。文中采用CFD方法计算泵内流场并根据FW-H方程提取叶轮转动偶极子声源和蜗壳内表面偶极子声源;基于管道测试技术获得泵进出口边界条件,建立了以蜗壳为界的边界元模型,考虑了蜗壳对声传播的散射作用。通过内域声学直接边界元方法求解泵内声场,建立了离心泵水动力噪声的计算方法。通过试验测试对建立的计算方法进行了验证。计算分析表明:离心泵内主要噪声源为蜗壳表面偶极子声源;泵出口噪声大于入口,具有偶极子声源特性。     

多石底质下耙吸船小流道泥泵的性能调整

针对耙吸船在俄罗斯布朗克工程中疏浚多石底质工况时,频繁出现块石堵泵、堵耙口等严重影响施工生产的难题,对耙吸船泥泵通道的通过能力及耙头格栅进行研究。采用泥泵相似性原理,从泥泵叶轮球面通道尺寸、叶轮切割对泥泵性能影响、叶片切割长度计算、叶轮切割操作等方面进行分析,调整泥泵叶轮通径以适应多石底质复杂工况。通过实施该方法,有效解决了多石底质下耙吸船小流道叶轮施工效率低的难题,单船过泵量平均提高44%,装舱生产率平均提高17%,周期生产率提高11. 5%。     

增大泥泵最大球形通道的方案

增大泥泵最大球形通道可以提升疏浚工程连续性,减少堵泵的风险,提高疏浚施工效率。泥泵最大球形通道和泥泵效率是泥泵设计中的矛盾点。针对上述问题通过调研提出了两种增大泥泵最大球形通道方案,采用数值模拟方法计算了3种方案的泥泵内部流场。通过对数值模拟结果的统计分析,对比3种方案泥泵的性能。确定了增大泥泵最大球形通道叶轮设计方案,为后续泥泵改造提供基础。     

基于逆向工程的离心泵三维建模及数值模拟

离心泵是重要的船用机械配套设备,计算机技术的发展和功能强大的三维制图软件为构造具有复杂曲面的离心泵蜗壳及叶轮流道提供了极大的便利。本文在逆向工程思想的指导下,结合三维激光扫描仪、相关点云处理软件和三维CAD软件,精确地构建出离心泵的三维模型。建立泵的三维水力模型,利用CFD方法分析其内部流动现象和规律。将离心泵性能预测值与试验值进行比较,结果表明两者符合的很好,为泵的结构优化和性能提升打下了基础。     

新型高效扭曲叶片的叶轮研制

针对原泥泵叶轮采用柱形叶片,导致过流通道较小、泥泵效率低的问题,在不改变叶轮外形尺寸的前提下,设计一款扭曲叶片的三叶片叶轮,对不同叶片数的叶轮输送清水和泥浆进行水力特性试验,分析泥泵的清水特性和泥浆特性,并且将两款不同叶轮的性能进行对比。结果表明,新开发的扭曲叶片的叶轮最大过流通道的直径增加了40%,泥泵效率提高了10%。研究成果可为类似工程提供参考。     

绞吸挖泥船短排距工况下泥泵节能技术

针对3500 m3/h系列绞吸挖泥船在较短管线输送距离时采用缩口减小流量的问题,通过对舱内泥泵和水下泥泵的叶轮进行叶片改型优化,实现泥泵扬程和功率的降低,并将改型叶轮应用于南通海门某疏浚工程.结果表明,"新海鹭"轮泥泵更换改型叶轮后,在3.4 km排距下采用双泵串联输送粉砂土质泥浆,两泵功率降低约500 kW,油耗减少...