叶轮级数对一种潮流水轮机水动力性能的影响研究

为了进一步提高潮流能水轮机叶轮的能量捕获性能(获能效率),对一种多级获能潮流水轮机叶轮进行了研究。利用ANSYS16.0 中的CFX流体仿真模块对一种潮流水轮机的叶轮级数进行了数值计算,对不同级数的叶轮进行水动力性能模拟,考察一、二、三级叶轮在不同流速下呈现的速度、压力分布以及流场压差变化情况,并通过样机实验进行了验证。结果表明,叶轮级数的增加可以提高轮机对水流能量的捕获性能；就各个流速工况下的整体获能系数而言,三级叶轮最佳,但启动性能有所下降,三级叶轮启动流速在0.75m/s左右；三级叶轮的最优水速在1.5m/s左右,理想状态下获能效率可达51%上下。     

关于喷水推进串列式轴流泵叶轮参数选择与计算的探讨

本文论述了设计喷水推进串列式轴流泵的相关技术要点，包括首级叶轮对次级叶轮进流的影响、两级叶轮载荷配置及翼型选择、叶片数的选择、环量分布的选择与计算以及前后叶轮的轴向距离与周向偏距(相位角变化)对性能的影响等。     

对旋轴流式喷水推进器内部流动数值模拟与分析

在喷水推进器运行时,不考虑改变喷口直径以及转向装置,只有转速以及航速变化对喷水推进器内部流动产生影响.基于计算流体力学方法,以对旋轴流式喷水推进器为对象,并在进水流道底部加入计算所需流场控制体.使用SST湍流模型,对喷水推进器进行相同转速不同航速、相同航速不同转速下的全流道数值模拟,得到首级叶轮进口处、首次级叶轮轴向间隙、次级叶轮出口处和喷口处截面速度与压力分布,从而分析比较推进泵转速以及推进器航速对喷水推进器内部流场的影响.结果表明:航行速度对喷水推进器内部尤其是首级叶轮前后流动产生显著影响,流道内速度变化较大;首级叶轮进口处底部速度最大且对后续流动有影响;在航速不变时,速度分布基本相同,仅在数值上有所变化,单独改变转速并未对喷水推进器内部流动产生较大影响,增加转速使得推进器内部流动趋于稳定;流体流经次级叶轮后,速度与压力分布具有规律性,推进器航速及喷泵转速均不会对其产生较大影响.     

船用涡轮机械实心叶轮二次计算法分析

通过对叶轮应力二次计算法的研究,获得实心叶轮从轮缘到中心计算时的应力修正系数公式,并结合计算实例,验证了公式的正确性,发展了实心叶轮的二次计算法。     

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.     

离心泵级间间隙泄漏量的理论计算

为推导并验证两同轴联接离心泵级间间隙泄漏量的理论公式,基于CFD仿真得出间隙前后压差和转速对级间泄漏量的影响规律;借鉴叶轮密封环泄漏量的理论计算,推导出级间间隙泄漏量的理论计算公式.将数值计算出的泄漏量与理论公式结果进行对比,结果表明二者差距很小,验证了该理论公式计算级间间隙泄漏量的可行性.     

固定叶轮水动力性能数值分析

为研究螺旋桨后固定叶轮的节能效果,采用计算流体力学(CFD)方法对螺旋桨与固定叶轮进行仿真模拟。计算域划分为螺旋桨小域、叶轮小域、外部大域等3个区域,三者均采用结构网格。计算域整体为圆柱形区域,与螺旋桨同轴,靠近螺旋桨与叶轮区域网格加密,来流采用均匀流,分别改变进速系数、螺旋桨与叶轮距离以及叶轮叶数等参数,依计算结果选取最优解并按照加法原则划分并在计算过程中增减工况。分析认为:在距离为0.7D、进速系数1.0、叶轮叶数5叶时,节能效果最佳;同等情况下,效率较不加叶轮提高9.46%。     

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%。     

导边形状对轴流式喷泵性能影响的计算分析

以某高速摩托艇喷水推进泵为研究对象,通过数值试验的方法计算分析不同叶轮导边形状对喷泵水力性能和空化性能的影响。以Ka Me Wa71SⅡ型喷水推进器的混流式喷水推进泵为例,采用基于雷诺时均的数值计算方法对其水动力特性进行模拟,对该高速摩托艇叶轮直导边及两种不同程度的修圆的弧形导边的轴流式喷泵性能进行计算,利用CFX软件后处理分析发现导边修圆可以有效改善空化性能,但在小于设计流量时对效率会有一定的不利影响,对功率和扬程的影响很小。     

两级双转子对置式离心压气机气动设计和强度校核

[目的]为完成某小型燃气轮机用两级双转子对置式离心压气机设计,[方法]将Concepts NREC和Numeca软件相结合,对两级双转子对置式离心压气机气动设计和三维流场进行校核;叶轮选取0Cr17Ni4Cu4Nb材料,采用ANSYS软件在线弹性范围内分析及校核离心叶轮强度和振动特性。[结果]气动设计结果表明,在设计流量点,两级离心压气机总压比为7.97,绝热效率为80.39%,稳定裕度为17.2%。强度和振动分析结果表明,叶轮静强度满足材料强度要求;根据"三重点"共振理论,两级离心叶轮均无共振危险。[结论]得到了同时满足气动、强度和振动要求的高压比、高效率和宽稳定裕度两级离心压气机设计方案,可为小型燃气轮机设计和技术集成、试验测试等提供基础支撑。     

离心风机流场大涡模拟与管中噪声数值预报

[目的]为开展离心风机振动噪声预报,[方法]首先,对离心风机整个流域进行结构化网格划分,采用大涡模拟(LES)获得叶轮表面随时间变化的脉动力,以旋转偶极子辐射为模型,采用声学有限元方法计算管道中的辐射声;然后,以蜗壳部分的壁面偶极子为辐射源,计算壁面脉动压力辐射声;最后,将数值计算结果与试验结果进行对比分析。[结果]结果表明,蜗壳壁面脉动压力辐射声在低频段高于叶轮辐射声,而在高频段低于叶轮辐射声;数值计算结果与实验结果具有一致性。[结论]所提叶轮辐射声及蜗壳壁面脉动压力辐射声的预报方法可满足工程应用需求。     

基于数值试验的喷水推进轴流泵的一体化设计

在给定流量、转速和扬程的设计指标下,综合分析和选取决定叶轮水动力性能的主要几何参数,采用升力法进行喷水推进轴流泵叶轮的水力设计。然后运用CFD方法对所设计轴流泵在设计点水动力性能进行数值模拟,计算结果表明:水力效率和扬程均满足设计要求。此基础上计算得到了该泵的扬程-流量、功率-流量、效率-流量特性曲线,进一步验证设计的合理性。最后将在设计工况下计算得到的水动力载荷导入有限元分析软件进行叶轮应力分析,校核了设计工况下叶片强度;同时,对叶轮进行模态分析,结果显示:所设计叶片固有频率远离轴频、叶频,能很好地避开叶轮共振。     

双吸泵的多相位定常三维数值模拟

采用ANSYS CFX软件,以雷诺时均(RANS)方程和剪切应力输运(Shear Stress Transport,SST)湍流模型为基础,对双吸泵设计工况进行了多相位定常三维数值计算。模拟结果揭示了泵扬程随叶轮与蜗壳相对位置的变化规律,其平均值与试验值较接近。获取了叶轮通道的流场分布、蜗壳进口截面上压力和速度分布规律及蜗壳特征断面上漩涡结构演化特征。结果表明,多相位定常流动数值模拟在节省大量计算资源的前提下可反映出泵内流场的非定常流动特性。     

采用磁轴承的斜流式压缩机

一般说来,由于压缩机是压送压缩性流体,因此在高压力比的多级压缩机中,从进口到出口,叶轮压送的容积流量是变化的,所以,为了维持压缩机的效率,必须在最佳比速范围内选择相应的叶轮。为此,在需要高压力比的场合,压缩机通常应分为低压级和高压级,并在两级之间设置齿轮增速器。可是,如果在进口侧采用比速高的叶轮,并能减小叶轮外径的话,那么,就能省去齿轮增速器。传统的压缩机,即使采用三维叶轮,比速极限可达500左右,但是,日立制作所现在研     

船用桨后固定组合叶轮节能效果研究

船用桨后固定组合叶轮是一种新型螺旋桨节能装置。为了解其节能机理并验证节能效果,基于计算流体力学(CFD)方法对该问题进行研究。首先选用B4-65螺旋桨进行敞水数值模拟,验证计算模型和方法的正确性;然后重点对螺旋桨在加装桨后固定组合叶轮后的水动力性能进行模拟。结果表明:桨后固定组合叶轮能够较好地削弱螺旋桨后方的梢涡与毂涡,回收尾流能量。而且该节能装置能与螺旋桨产生有利干扰,增加桨叶上的推力。在低进速区(J0.4)时,该节能装置能达到2%以上的节能效果。     

离心式通风机三元流动计算分析探讨

本文应用准正交面方法编制通用程序对离心式通负机前弯和后弯叶轮的三元流场进行了计算，计算考虑了叶轮下游影响以满足流场的周期性条件，对两种形式叶轮的计算结果进行了比较，并分析了各自的特点。     

船舶压载水系统自清滤器水力驱动叶轮的设计

结合船舶压载水管理系统自清滤器,采用升力法设计理论,对无动力自清滤器的轴流式水力驱动叶轮进行了设计。详细介绍了升力法设计叶轮的理论依据和计算步骤,包括叶轮外形参数轮毂比和叶片数的选择,以及叶片截面参数叶栅稠密度、叶片厚度等的选择计算。通过Solidworks软件对所设计的叶轮进行了三维实体建模,并导入到Fluent软件中进行数值模拟与简单的水力性能分析。     

基于格子玻尔兹曼离心泵内部流场数值模拟

格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)作为一种新颖的计算流体动力学方法,能够模拟多种复杂的流体问题。论文采用格子玻尔兹曼无网格方法,利用XFLOW软件对离心泵内部流场进行数值模拟,模拟结果表明:离心泵在出口处压力达到最大值;速度从叶轮进口到叶轮出口逐渐增大,在叶轮出口处达到最大值;湍流强度在设计工况时最弱,在大流量工况和小流量工况湍流强度变大;涡量随着流量的增大也逐渐增大,在蜗壳的出口处表现最为明显。     

管道式水力叶轮的设计与性能分析

为研制出一种由管道式水力叶轮驱动运行的新型自清洗过滤器,文中基于翼型升力法来设计管道式水力叶轮,运用Solidworks完成了叶轮的三维建模,将模型导入到Star-CD中建立流体计算域并进行网格划分,借助DFBI旋转模型分析叶轮在水压作用下的动力性能.结果显示叶轮表面压力分布均匀,表面速度分布合理,叶轮的动力性满足设计要求.     

低比转速叶轮性能的优化

利用一维性能预估和CFD计算,确定了一组低比转速叶轮的最佳出口宽度以及与之匹配的叶轮进口后的轮毂形状,并通过4种形状叶轮的试验比较进行验证,这为低比转速叶轮的优化设计提供了参考.