基于CFD新型喷射泵内流场数值分析

主要对新型喷射泵进行模型建立以及内部流态分析,采用三维软件Solid Works建立模型,叶轮部分采用升力法设计。基于CFD对不同工况下的叶轮叶片、流道等参数进行压力、速度分析,得到结论:随着叶片数的增加,在相同工况下,叶片表面的压力分布逐渐均匀,叶轮内液流流动相对流畅,水力损失降低;叶片数的增加,增加了液流与叶片之间的摩擦,使泵的效率降低。     

旋流式无堵泵的研制

介绍一种运转平稳,振动小,不受过流介质变化影响、杂质通过能力大、适应排距变化、叶轮室和泵壳腔室分设的挖泥船用无堵式泥浆泵。     

改进的转叶式舵机

转叶式液压传动装置,特别是舵机,所以能在造船方面得到推广,因为具有下列主要特点:——能将油液压力作用下产生的势能直接转变成舵杆回转运动的机械能促使减少磨擦损失;——配置紧凑和外形尺寸不大;——结构简单、运动的另件数量少和重量轻;——在油液压力作用下,液压传动装置另件摩擦面的润滑油能减少它们的磨损;——能保证提高向一舷转舵的角度(在四个腔室构造型式时转舵角可以达到±70°);——主要由叶片和转子密封中的摩擦损失决定的机械效率足够的高(0.9～0.95);     

考虑轴向力损失的多圆盘摩擦离合器的工作能力分析

应用摩擦理论研究了多圆盘摩擦离合器的工作能力。推导出了不计轴向力损失情况下多圆盘摩擦离合器的轴向力和工作总转矩的计算公式。在此基础上，进一步推导出了计及轴向力损失情况下多圆盘摩擦离合器的轴向力、等效轴向力和工作总转矩的计算公式，为多圆盘摩擦离合器的设计提供了一定的参考。     

叶轮的结构形状对离心泵汽蚀性能的影响

本文以某船用泵的四个叶轮方案的试验结果为例，叙述叶轮的结构形状对离心泵汽蚀性能的影响，并证明适当增大叶轮进口的液流过流面积会对提高泵的汽蚀性能带来好处。     

离心泵自吸高度定量估算等问题的探讨

对离心泵自吸能力、对有限多叶片离心泵叶轮理论压头以及对往复泵空气室贮蓄容积提出新的计算方法。指出离心泵启动时如吸入管和泵壳中充满空气，其自吸能力极小，最大吸上高度不超过０．０１２６ｍ，故离心泵启动前在其吸入管和泵壳中灌满水（设水温为２０℃），其最大理论吸高（＊吸入管段中的流阻损失未计）可达９．７６ｍ。对用于计算有限多叶片离心泵叶轮理论压头的普费列德尔经济公式作了简化，获得简化公式。通过多便实泵计算     

后导叶对喷水推进轴流泵性能的影响

通过三维紊流数值计算和模型试验研究后导叶对轴流泵整体性能的影响.计算和泵试验表明,基于RNG k-ε紊流模型的定常流动分析能有效预测高效区内的泵特性.叶轮和导叶之间的轴向间隙为0.1 D时,后导叶对叶轮性能几乎没有影响,后导叶主要以对叶轮出口水流的旋转动能的回收和水力损失的形式对泵的特性产生影响.通过后导叶设计工况的选择,可适应不同的应用要求,实现叶轮和后导叶优化配置的目的.     

不同攻角时等高型陷落腔流激振荡特性研究

针对均匀流场中三维等高型陷落腔因分离流而产生的流激振荡问题开展了系列的实验研究。实验过程中分别考虑了来流攻角为0°和15°时、雷诺数变化范围(Re=2.06.105～1.16.106)时三维等高型陷落腔的流激振荡特性。实验中分别测量了三维腔体侧壁周向及垂向流体压力,在分析腔体内稳态压力和脉动压力的周向、垂向分布规律及腔口剪切层自持振荡特性的基础上,研究了攻角对流体压力分布和剪切层振荡频率特性的影响。实验结果表明:均匀流场中三维陷落腔内部压力分布复杂且当雷诺数大于某值时腔体内稳态压力全都呈现出负压,同时来流攻角的增加使腔口导边、随边和腔体内稳态压力明显地减小,顶流点处的稳态压力随相对高度增加先减小后增大。攻角的增加使剪切层振荡频率减小,但并未影响剪切层振频无量纲St数随流速的变化规律。     

叶顶间隙与轴向间距耦合对喷泵流场影响的数值分析

以某艇用喷泵为研究对象,取1mm和1.5mm两种叶顶间隙以及5.6mm、11.2mm、16.8mm三种叶轮-导叶间距耦合,采用剪切应力湍流模型基于CFX软件进行多种流量工况下的流动模拟,分析不同耦合情况对喷泵流场的影响。结果表明:不同的耦合情况均对流场产生明显影响。耦合情况为1-16.8时,喷泵效率最高达到85.08%,相对提升4.44%;耦合情况为1.5-5.6时,吸力面负压区域减少,有利于叶片表面静压分布,但叶轮区域内泄漏流与主流的混渗效应加强;叶顶间隙变大会削弱轴向间距变化对叶顶间隙压差造成的影响。文章从耦合的角度分析,较仅考虑单一因素更为全面。分析结果对于喷泵设计及使用过程中性能变化的分析有一定参考价值。     

金属之阴极保护法及其应用——特别指应用于保护船舶之铁板

(一)绪言各种金属在与外界接触的过程中,——如与空气,水,盐,酸,碱等——会发生不同程度的腐蚀。这一种现象是每个人在日常生活中所熟知的,例如铅桶,面盆,洩水管等使用日久,逐渐损耗,终至洞穿。但是我们很难想像今日金属腐蚀现象给人类带来损失之庞大,甚至限制了技术的新发展。例如一艘船舶的铁板腐蚀到影响其安全性的程度时,整条船必须报废或大修。所受损失就不限于因腐蚀而损失的     

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...     

叶轮旋向对喷水推进器噪声性能的影响

文章运用计算流体力学和直接边界元方法计算叶轮旋向对喷水推进器水下辐射噪声性能的影响。首先,采用计算流体力学方法计算和分析了某喷水推进泵的裸泵性能曲线,并与厂商数据比较以验证CFD计算方法;然后,计算某“船体+流道+喷水推进泵”的稳态流场,在此基础上计算喷泵内的非定常流场,并获得了叶轮叶片、导叶叶片、轮毂和外壳壁面上的偶极源以及固体壁面上的单元和节点信息;最后,采用直接边界元方法计算喷水推进泵的声场分布。结果表明：喷泵内最大压力脉动在叶轮进口处,压力脉动幅值从轮毂到轮缘逐渐增大;叶轮进口处的压力脉动幅值外旋泵比内旋的大,但在叶轮和导叶相互作用区域则相反;在10～1000 Hz内,叶轮和导叶相互作用区域对于辐射噪声的贡献是最主要的;内旋泵的总声压比外旋泵的总声压级大2.4 dB。     

含气率对多相混输泵内气液两相分布规律的影响

为了探究含气率对多相混输泵内气液两相分布规律的影响，本文基于标准的k-ε湍流模型和时均N-S方程，对不同含气率下混输泵内的流态进行数值计算，分析了混输泵内不同位置处的气液两相分布规律。结果表明：不同压缩级动叶轮进口截面到出口截面的气相体积分数从轮毂至轮缘逐渐变小，同时叶轮靠近轮毂处、轮毂至轮缘中间位置处以及轮缘处的最大气体体积分数位置将随着含气率的增加而增加。另外在离心力的作用下混输泵动叶轮内越靠近轮缘液相越集中，越靠近轮毂气相越集中。此研究结果为提高多相混输泵的混输性能和运行效率提供了参考。     

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.     

泵的结构材料

本文对离心泵和往复泵主要结构零件的几种腐蚀形式(如冲蚀、疲劳腐蚀、晶间腐蚀、汽蚀和磨损等)进行了简要说明,在此基础上提出了选择叶轮、泵壳、密封环和转轴等几种主要零件材料时应考虑的因素和推荐选用的材料。     

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.     

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。     

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%。     

喷水推进泵空化性能数值模拟与试验验证

为研究喷水推进泵空化性能,采用计算流体力学(CFD)方法对自行设计的喷水推进泵内部空化流场进行了数值计算与分析。用六面体结构化网格对喷水推进泵的进流管道、叶轮、导叶体和出流管道进行网格划分;通过求解由SST湍流模型封闭的RANS方程计算得到喷水推进泵内部流场,计算得到的扬程、功率和效率特性曲线与试验结果吻合较好。文中还对多个流量的空化性能进行了数值预报,计算结果与试验数据在趋势上具有一致性;小流量工况的临界净正吸头与试验值误差较小,而大流量工况的临界净正吸头与试验值误差较大。研究结果表明:采用CFD方法预报喷水推进泵内部空化流场和空化性能是可行的,可作为喷水推进泵优化设计的有效途径。     

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。