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带分流叶片的低比转速离心泵的特性研究

1前言低比转速离心泵一般是指比转速ns=30~80的离心泵,其流量小、扬程高,广泛应用于农业排灌、城市供水、矿山矿井、石油化工和航天工业等领域[1]。由于低比转速离心泵叶轮直径相对较大,出口宽度窄,流道长而窄,致使圆盘摩擦损失和流道内水力损失较大,从而导致效率较低。为了提高低比转速离心泵的效率,一种常用的方法是采用分流叶片设计。近年来,CFD数值计算求解离心泵内流场已成为水力设计和计算的有力工具,在分析离心泵内部复杂的三维湍流流动,了解流动规律,优化设计方案,缩短设计过程中起到了很大作用。国内外对低比转速离心泵的内流分析和采用分流叶片提高泵性能的研究较多。文献[2~6]讨论了叶片数、分流叶片不同径向位置及周向位置等对离心泵内流场及整机性能的影响,研究了分流叶片对流动影响的机理。何有世等对分流叶片离心泵叶轮内流场进行了三维湍流数值模拟[7],并与PIV流场测试相互验证,揭示了分流叶片在离心泵内流场中改善“射流-尾流”结构的作用。Y...  (本文共6页) 阅读全文>>

浙江理工大学
浙江理工大学

基于CFD技术的低比转速离心泵的优化设计与实验研究

低比转速离心泵具有流量小,扬程高等特点,在石油、化工等多个领域有着广泛的应用。离心泵叶轮作为能量转换的关键过流部件,对其进行优化设计具有重要的节能降耗的意义。本文结合低比转速离心泵的结构特点,针对离心叶轮的主叶片和分流叶片,以效率为目标,选择分流叶片的起始直径和周向位置、叶轮叶片出口偏置程度作为控制参数,并在原型泵基础上设定优化范围,结合遗传算法和人工神经网络进行优化设计,获得最优叶轮模型。并对优化前后叶轮的离心泵进行数值模拟,对比分析泵内流场和性能,并通过外特性实验对性能进行验证分析。(1)利用UG三维建模软件对模型泵主要过流部件进行实体造型,包括诱导轮、具有分流叶片的离心叶轮和蜗壳。利用NUMECA软件,采用六面体结构化网格对过流部件进行网格划分;(2)将叶轮原始几何进行参数化拟合,以效率为目标,提出两种优化方案,方案一以分流叶片起始直径D2为优化变量,方案二以分流叶片周向位置θ、叶片(主叶片和分流叶片)出口偏置程度H两个参...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

江苏大学
江苏大学

带分流叶片离心泵全流场数值预报和设计方法研究

低比速离心泵广泛应用于国民经济各个领域,为了进一步提高其水力性能,改善内部流动状态,人们在叶轮相邻两长叶片之间添置分流叶片。课题组前期研究表明,添置分流叶片后离心泵的性能确有提高。本文在高等学校博士点基金项目的资助下,采用数值计算和实验验证相结合的方法,对带分流叶片的低比速离心泵进行研究,旨在找出分流叶片对全流场内部流动以及对低比速离心泵性能的影响规律,完善带分流叶片离心泵的设计方法。主要研究工作和创造性成果有:(1)简要回顾了离心泵内部流动测试与数值模拟的研究进展;讨论了分流叶片对低比速离心泵内部流动改善和效率提高的机理,并对其研究现状进行了分析;对离心泵的理论特性、内部流动机理和粘性损失作了较全面的概括。(2)总结了本课题组前期在分流叶片方面的研究工作:正交试验得出的分流叶片的几何参数对性能的影响情况,及CFD数值计算与PIV测试的对比结果等。在此基础上,针对分流叶片的进口直径和周向偏置度进行多方案设计和叶轮内的流场计算,深...  (本文共131页) 本文目录 | 阅读全文>>

《中国农村水利水电》2007年05期
中国农村水利水电

带分流叶片离心泵研究现状与发展趋势

0引言低比转速离心泵一般指比转速30≤ns≤80的离心泵,具有流量小、扬程高的特点。因此广泛应用于农业灌溉、城市供水、锅炉给水、航天、石油化工、轻工,城市煤气输送等领域。国内外学者对低比转速离心泵进行了一些研究,也取得了一些进展,但与其他离心泵相比,还存在以下问题[1]。(1)流道狭长,圆盘摩擦损失较大,效率偏低。(2)流道扩散比较严重,叶片进口处易产生二次回流,出口处存在过大的速度梯度,易形成射流/尾流剪切层。(3)扬程流量曲线易出现驼峰,小流量工况不稳定。(4)功率流量曲线随流量增大上升急剧,在大流量区电机易过载。分流叶片是解决低比转速离心泵效率低、扬程曲线易出现驼峰、易过载的最有效方法之一[2]。本文对低比转速离心泵的水力设计方法进行了简要叙述,重点阐述了带分流叶片低比转速离心泵的研究现状和研究成果,最后对带分流叶片离心泵的研究趋势做出了展望。1低比转速离心泵水力设计方法目前,为解决低比转速泵的效率、驼峰和易过载等问题,常...  (本文共4页) 阅读全文>>

《排灌机械工程学报》2011年06期
排灌机械工程学报

基于流动控制技术的低比转速离心泵叶轮研发

第6期陈红勋,等基于流动控制技术的低比转速离心泵叶轮研发在叶片式水泵中,离心泵应用比较广泛,其中中高比转速离心泵的效率已达到较高的水平,而低比转速离心泵由于叶轮直径大,宽度小,流道扩散严重等问题导致其效率偏低,并且效率很难提高.因此,近30年来针对低比转速离心泵效率的研究一直是重点和难点,科研人员进行了大量的试验研究.文献[1]对低比转速离心泵的设计理论和方法进行了比较恰当的总结,按传统的设计方法,低比转速离心泵外特性存在效率低,扬程-流量曲线易出现驼峰,功率-流量曲线随流量增大上升急剧等问题.为了改善低比转速离心泵的性能,科研人员通过数值模拟[2-6]、试验验证[7-10]、多方案的正交试验[11-12],分析分流叶片的长短、形状及安装位置等对泵性能的影响,提出了几种改进的低比转速离心泵设计方法,主要包括加大流量设计法、无过载设计法、面积比设计法、分流叶片(又称短叶片或辅助叶片)设计法等.分流叶片设计法通过设置在长叶片之间的分...  (本文共5页) 阅读全文>>

江苏大学
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叶片水力非对称性低比速离心泵特性研究

水泵是一种应用广泛的耗能机械,其中高扬程、小流量的低比转速离心泵被广泛应用于农田生产、城市给水、能源及交通等诸多领域。叶轮作为离心泵的重要工作部件,它的形状、尺寸、加工工艺等对泵性能有决定性的影响。然而实际生产制造过程中,由于铸造、加工精度、装配误差等方面的缺陷,叶轮不可避免地存在质量不平衡,进而在运行过程中造成水力不平衡,引起振动,产生噪音,加速轴承磨损,缩短水泵寿命,严重时能造成破坏性事故。为充分认识偏心叶轮对离心泵内部流场的影响,本文提出一种装配非对称叶片的低比转速离心泵。在0.8Q、1.0 Q、1.2 Q流量工况下对叶轮偏心距为0mm、1mm、3mm、5mm泵的全流场区域进行定常和非定常数值模拟,对比分析整泵的能量特性、压力脉动特性、径向力特性以及汽蚀特性的变化规律。选取叶轮偏心距为0mm和3mm的泵进行能量特性、压力脉动特性以及汽蚀特性试验,并与数值模拟对比分析。主要研究内容和结论有:1.建立叶片水力非对称性低比转速离...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>