调节阀内三维流动与启闭过程的数值模拟及分析

运用计算流体力学方法（CFD）对调节阀的定常与非定常水力特性进行了数值模拟．定常模拟得到各种开度下的三维流场分布以及压降与流量的特性曲线，特性曲线与试验结果相吻合．非定常计算模拟了阀门开启和关闭过程中流动特性的变化，得到流量和阀芯轴向力随时间变化曲线，并对启闭速度的影响进行了分析．     

熔盐密度对熔盐泵性能的影响

基于标准K-ε湍流模型、多重参考坐标系和SIMPLE算法,采用FLUENT数值模拟软件,对3台不同比转速的熔 盐泵,针对4种密度不同的介质在5种不同流量下分别进行数值模拟,预测了相应工况下熔盐泵的水力性能。结果表 明,泵的扬程与密度变化无关,但相同流量下同一泵的轴功率和效率会随着密度的增加相应上升,泵内静压与速度分布 规律基本一致。研究结果对熔盐泵的设计具有一定的参考价值。     

熔盐泵内颗粒属性对固液两相流动的影响

熔盐泵工作环境的特殊性会导致泵内含有熔盐小颗粒,这些小颗粒使泵性能下降,并降低过流部件寿命。为探 究熔盐泵输送两相介质时的性能,基于Eulerian多相流模型和标准K-8湍流模型,采用FLUENT软件对不同的颗粒属性 （粒径、体积分数、密度）产生的影响做了研究。结果表明：颗粒对泵流动产生了较为明显的影响,粒径越大的颗粒在工 作面处的体积分数越高,固相离析作用也越来越明显。泵内部存在一些体积分数与进口颗粒体积分数相等的点,这些点 形成的曲面的形状和位置不随颗粒的属性改变而改变。这些曲线的形状和位置可用来判断泵内流动的状态和泵结构设 计的合理性。该研究发现的一种全新的两相流现象,可用于初步判断固液两相流泵的水力性能。     

输送黏性介质时叶轮出口角对泵性能的影响

为了研究离心泵在输送黏性介质时,叶轮出口角对泵性能的影响,采用FLUENT软件,对2种不同叶轮出口角的 离心泵,分别在清水和5种不同黏性的油性介质下,进行数值模拟分析,预测离心泵在各工况下的水力性能。结果表明： 输送介质为清水时,增大出口角能提高扬程但会降低水力效率;介质运动黏度介于10. 80~ 65. 00 mm2／s时,增加叶轮出 口角能同时提高扬程和效率;介质运动黏度≥65. 00 1111112/S时,增加出口角不能改善其水力性能。文章研究结果能改善 离心泵的水力设计方法,确保泵的高效运行。     

取水泵叶轮水力设计及内部流场数值模拟

为了研究漂浮取水泵内部流场分布规律,根据泵水力设计理论对叶轮进行了参数计算,基于Pro/E建立了叶轮 和内部流场模型,利用FLUENT对内部流场进行了数值模拟,得到了漂浮取水泵的外特性曲线、压力和速度分布规律。 结果表明：泵的功率曲线呈现驼峰状,效率曲线存在较宽的高效区;叶片受静压呈现旋转中心低,边缘高的总体趋势;泵 叶片速度较大,隔舌和扩散管底部速度较小;在额定流量工况下,叶轮表面液流速度分布趋于均匀,流场分布较合理。研 究结果可为优化叶轮几何参数、改善内部流场分布以及提高泵的效率提供一定参考。     

基于CFD的罗茨真空泵的瞬态流场计算与性能预测

采用CFD的动网格技术对罗茨真空泵内部流动进行瞬态模拟和性能预测,得到不同入口压力下罗茨泵内瞬态流场特性,并将计算结果与实际抽速进行了对比验证。在此基础上对比分析有、无逆流冷却时罗茨泵内部流场的流动规律,并系统全面地研究入口压力、转速、转子间隙、逆流冷却、进气温度等参数对罗茨泵抽速的影响。研究表明:入口压力、转速、转子间隙对罗茨泵抽速有显著的影响,而在低压比情况下,逆流冷却和进气温度对抽速影响并不明显。该研究为罗茨真空泵的设计和应用提供了理论依据。     

纸浆泵数值模拟研究进展

通过分别对近年来关于纸浆泵内流动介质在简单管道中和整机的数值模拟方法的概括总结,介绍了包括纸浆流动特性和纸浆泵数值模拟的研究成果,指出了这些研究的特点及其不足,并对纤维悬浮流模型在纸浆泵数值模拟中的应用前景和湍流模型研究的发展对于模拟准确性提高的意义进行了展望.     

离心泵内部流场性能优化

为了提高离心泵的工作效率，课题组根据设计要求对其进行水力计算，利用CFturbo软件对离心泵进行三维造型设计，将模型导入ANSYS ICEM进行网格划分，利用FLUENT求解器对不同流量工况进行数值模拟计算，比较不同工况下的流场分布。此外，通过数值模拟方法对水泵进行扬程、轴功率和效率等性能参数计算，并将结果与CFturbo的预测值进行对比，结果显示二者的性能曲线趋势基本一致，运用遗传算法对离心泵的水力性能进行优化，对比优化前后的性能曲线，结果表明优化后离心泵的工作效率得到提高。     

离心泵内气相体积分数及相对速度分布规律研究

为研究离心泵输送气液两相介质时的内部流动规律,采用FLUENT软件对其内部流动进行数值模拟,研究叶轮内不同截面处的气液两相流动,分析进口气相体积分数和流量对叶轮内部流动的影响,以揭示叶轮内不同截面处气相分布与相对速度随进口气相体积分数与流量的变化规律。研究结果表明：前盖板附近截面气相集中区域较大;大流量对气相的积聚具有一定的冲刷作用;在设计工况下,泵内气相体积分数随叶轮半径的增加先增大后减小;进口气相体积分数对前盖板截面附近相对速度影响较大,中截面和前盖板截面附近相对速度受流量的影响较大。研究结果对气液两相流泵的优化设计及高效运行具有参考价值。     

离心式风机流动特性的数值分析与改型设计

对某种船用通风机的内部流动进行了三维数值模拟,获取其性能曲线,对其流场特性进行了分析,在此基础上提出改进方案.通过修改叶片与蜗壳形状,明显地改善了叶栅与蜗壳通道的流动状态,尤其是消除了蜗舌附近区域的紊乱现象,使风机全压和效率有了显著提高.并对计算中的一些关键问题进行了讨论.     

水泵驱动的动力电池组高效液冷及热管理技术研究

动力电池的温度呈非均匀分布，常规等强度冷却的空冷或者PCM热管理技术难以满足动力电池温度均匀性的要求。为了对动力电池进行更好地热管理，课题组基于分形理论与电池温度分布设计了由水泵驱动的3种高效液冷流道，并采用共轭传热模型进行了数值模拟分析。数值模拟研究结果表明：树型流道在获得较好的流动均匀性的同时具有较低的流阻，在相同泵功耗下能够实现较低的压降损失和良好的均温性能。     

气液两相流泵断气过渡过程数值模拟研究

为了探究离心泵内部断气过渡过程,课题组采用Eulerian Eulerian非均相流模型和SST κ ω湍流模型对泵内气液两相流动断气过渡过程进行了数值模拟,揭示了泵内过渡过程流动规律,确定了泵内断气过渡过程结束的判定依据。研究结果表明：采用泵出口气相体积分数作为判断断气过渡过程结束的依据更为准确,当t>0.6 s后,泵出口气相体积分数不再随时间变化,可视为过渡过程结束;从蜗壳第Ⅰ~Ⅷ截面上的气相体积分数和压力变化来看,各监测点上气相体积分数的时均值随时间的变化规律基本相同,均先波动一段时间,再迅速减小,最后趋于稳定;各监测点上的时均压力先快速上升再上下波动。研究结果对进一步改进泵的结构设计以及提高泵运行的稳定性具有重要意义。     

汽车化油器腔体内流动实验研究及变分有限元解

本文对具有双重喉管的双腔201 A3化油器腔体内流动进行了研究,首先用变分有限无法对腔内流动进行计算,给出了不同工况下阀门全开时化油器主油系的供油特性(包括沿程真空度分布曲线、化油器大喉管、小喉管边缘的真空度随进气流量的变化曲线)。然后对模型进行实验分析,与计算相比较,两者结果吻合较好。通过二元流与一元流计算的比较,揭示了有限元计算有助于化油器的节油和改善其气动性能。     

离心泵叶轮半圆形切割方法

针对现有的传统叶轮切割方法的不足,提出了一种叶轮特殊切割方法——半圆形叶轮切割方法,利用CFD数值 模拟的方法,对多工况不同尺寸半圆形切割方案下的泵模型开展相关研究。结果表明,这种半圆形的叶轮特殊切割方法 可以改善泵外特性曲线,消除驼峰,还可以显著地提升泵的扬程性能指标;半圆形切割方案的最佳切割直径d为叶轮出 口宽度h,的0.4倍;此外,通过对流场流动特性的分析得出,半圆形叶轮切割方法之所以有显著效果,是因为切割后叶轮 出口及蜗壳处的压力梯度和速度梯度较低,速度和压力分布要比模型泵内的分布更均匀,使得泵内混合冲击损失变小。     

改善高压水射流性能的研究

本文研究了喷嘴形状和高聚物添加剂对高压水射流性能的影响,给出了一种分析喷嘴内流体流动的方法。应用这种方法对七种曲线型喷嘴进行了分析,获得了质量较好的喷嘴线型。此外,还分析了高聚物添加剂对高压水射流性能的影响,并对其机理作了探讨。     

板翅式回热器试验与数值模拟研究

选取圆弧截面平直翅片板翅式回热器芯部中间冷热流体各两层作为控制单元体,引进对称面和内部耦合方法建立数学模型,应用Fluent软件对单元体进行三维数值模拟,得出了芯体内部的温度场、流场和压力场.对回热器芯体内部的换热和流动情况进行分析,得出了换热性能准则关系式和阻力性能准则关系式.通过对回热器运用稳态等流量进行传热性能和阻力性能试验,得出了相应的换热和阻力准则关系式,并将数值模拟结果与试验所得结果进行了对比分析.     

旋流器分离马铃薯淀粉单因素影响数学模型的研究

在马铃薯淀粉生产中,水力旋流器是淀粉分离的核心设备,选择评价水力旋流器分离性能最重的指标——分离效率,通过对影响淀粉分离效率的三个因素即底流口直径、进料压力和进料浓度进行正交实验,对实验所得结果拟合成曲线并通过图表示出来。通过对实验结果的分析获知分离马铃薯淀粉的水力旋流器的分离效率随着各参数变化的规律即单因素数学模型,得出在一定条件下的最佳分离状态的各参数值。     

新型吸水室改善汽蚀性能的数值模拟与实验研究

为了改善离心泵汽蚀性能,结合喷射技术改进吸水室结构。选用IS100-80-160单级离心泵为原模型,基于RNGκε、均质多相模型和Rayleigh Plesset方程,对改进模型与原模型的流场进行CFD数值模拟。数值模拟所得到的汽蚀特性曲线与试验结果吻合较好,验证了计算方法的准确性。研究结果表明：在不同工况下,改进后的泵汽蚀余量NPSHr均低于原模型,最大降低了0.72 m,离心泵的汽蚀性能提高了33.49%,改善效果非常可观。相比于原模型,改进后的离心泵的流量与扬程有所下降,但在合理范围之内。     

双螺杆泵Ω形对称型螺杆流场数值分析

由于螺杆泵几何结构及流体流动状态较为复杂,其压力分布和速度等特性很难用数学解析法来分析计算。本文利用参数化设计模块建立双螺杆泵Q形对称型螺杆三维模型,构建双螺杆流道的流场分析模型,运用有限元分析方法得出了双螺杆泵流道内压力场和速度场分布规律。结果表明：流体在流道中的流速分布具有规律性,整个流道的流场速度高低交替变化,在螺杆与衬套间隙处的流动为层流,螺旋面接触区内的流动为复杂的湍流,离螺杆啮合区近的螺旋槽内易发生涡流。本研究结果对于了解双螺杆泵螺杆工况下的性能情况具有重要的参考价值。     

叶片泵入流畸变的研究现状与展望

入流畸变是各种叶片泵入口来流的普遍现象,其本质问题在于入口处流场的不对称性。在高温、高压、高转速和大流量情况下,入流畸变对泵的影响不容忽视,传统设计的均匀入流假设已经不能满足实际要求。在分析叶片泵入流畸变来源及形式的基础上,笔者论述了激光多普勒测速和粒子成像测速实验方法在研究中的应用,以及直接模拟计算法、大涡模拟法和雷诺时均法等计算方法在研究中的作用,进一步分析了入流畸变对泵相关特性的影响。提出今后可从高温工况下温度场的影响、入流畸变内部流体流动规律与泵性能的定量关系等方面进行研究,对于核设备中的冷却水泵、轻工用泵等的研究工作具指导作用。