摘要：为了研究不同推进式桨叶对搅拌反应器内气液两相混合特性的影响,以某搅拌反应器的推进式桨叶为研究对象,将搅拌聚合物简化为含5%气体的清水介质,基于螺旋桨叶片设计方法和CFD流场仿真技术,采用VOF多相流模型和RNG k-ε湍流模型,对四种推进式桨叶内部气液两相流动进行数值分析,实现了推进式桨叶参数设计和性能优化。分析设计转速在400 r/min时的径向速度、0~18 s的时间范围内气体体积分数的变化、无量纲气体体积分数以及无量纲轴向速度,来评价四种推进式搅拌反应器搅拌性能的剪切、混合、分散。研究结果表明:变螺旋角(FDC-450-γ)非对称桨叶的流动更均匀、混合速率更快和剪切分散能力能强。通过对四种不同推进式桨叶的比较分析,为后续的研究和工程实践奠定了基础。

摘要：核主泵动静叶栅的参数匹配对水力性能有显著影响。为了提高核主泵整机效率,本文基于动静叶栅几何参数的匹配关系,采用正交试验方法,选取调控比面积的三因素及三水平,探讨比面积对泵水力性能的影响机制;基于各因素平均值,综合考虑叶轮和导叶几何参数及其交互作用对扬程、效率影响的显著性,确定最优组合方案。研究表明:比面积对扬程和效率影响显著,ξ取0.835时,动静叶栅几何参数达最优匹配度,此时扬程和效率均达峰值点。导叶叶片前缘区域,ξ对液流速度的影响较显著,导叶内部速度值呈线性下降趋势时,导叶叶片对液流的控制力较强。当ξ取0.835时,CFD验证导叶水力损失达最小值。获得最佳比面积ξopt为0.835,动静叶栅内部水力损失最小,提高了核主泵整机性能。研究结果为核主泵动静叶栅水力设计,提供了理论依据。

摘要：为了研究不同形状的叶片前缘对离心泵内部流场的影响,以比转速n s=180.44的单级单吸离心泵为研究对象,建立了前缘轴比分别为2、3、4的模型,通过CFD中ANSYS CFX计算,得到了泵内部流场的特性以及非定常的性能。结果表明:设计工况下存在一个为3的最优轴比,使泵的效率最大。小流量工况时,Case 3模型流道内流动情况较好,在设计工况时,Case 2模型流线分布和叶轮整体压力分布逐渐优化。适当增大叶片前缘轴比利于改变流体在叶轮进口的流动轨迹,减小压力脉动。随着叶片前缘轴比的增大,0.6 Q d工况下叶轮径向力逐渐减小,而0.8 Q d工况与设计工况的叶轮径向力变化恰好相反,前者先减小后增大,后者先增大后减小,大流量工况下叶轮径向力受前缘轴比变化的影响较小。研究所得成果为离心泵设计、运行管理提供参考。

摘要：盾构管片接缝弹性密封垫断面的几何尺寸极易受生产工艺的影响而呈现出随机性,从而对盾构管片弹性密封垫的防水性能产生影响.该文选取密封垫的孔洞圆心坐标、孔径、断面宽度、断面高度等参数作为随机输入变量,运用ANSYS-PDS模块得出了各随机参数对密封垫防水性能的灵敏度数值,结果显示圆孔孔径对闭合压力及接触应力的影响较其他几何尺寸更大;圆孔垂向位置改变对闭合压力及接触应力的影响较横向位置更大.在此基础上,应用ANSYS优化设计模块,选取密封垫闭合压力和下表面平均接触应力作为状态变量,以在闭合压力不超过某一定值的条件下接触应力最大为目标函数,对密封垫进行几何参数优化分析,得出了某盾构隧道弹性密封垫优化断面,试验结果很好地验证了优化计算结果的可靠性.

摘要：为了更深入的研究孔板形式对高速离心泵进口段回流漩涡的影响,提出改变孔板前后倾角大小的方法,主要设计了25种不同倾角孔板的组合方案,利用电脑模拟软件ANSYS-CFX对某一高速离心泵进行全流场的数值模拟分析,从中选取了对高速离心泵水力性能提高较大的3种倾角方案,对比分析高速离心泵的整体的流线和进口段的速度矢量变化情况,诱导轮叶轮压力和内部流场的影响,并对不同倾角孔板的性能曲线进行分析。综合对比分析为:-20°/10°型孔板能较好的改善进口段的回流漩涡,抑制诱导轮内部的回旋流,对高速离心泵的水力性能有很大提高。

摘要：CFD分析和试验表明,导叶对核主泵水力性能影响显著。为提高核主泵的整机效率,在最优比面积的基础上,提出了导叶扩散度的概念。选取控制扩散度大小的三因素及两水平,基于正交试验方法,获得了导叶几何参数的最佳匹配关系。研究表明:在叶轮-导叶比面积恒定的条件下,导叶扩散度对上游叶轮性能的影响较小,对导叶及下游蜗壳的水力性能的影响较显著。当导叶扩散度从零开始逐渐增大时,泵的效率先增大后减小,扩散度为0.025时泵的效率最高,此时导叶和蜗壳内的水力损失最小,导叶叶片的载荷分布合理。通过调整导叶扩散度提高整机水力效率的方法,将为核主泵的水力设计提供理论参考。

摘要：采用欧拉-拉格朗日方法,对自行设计的旋流阀进行三维数值模拟,重点分析小颗粒粒径(10μm)和大颗粒粒径(200μm)2种颗粒共存时,不同颗粒密度(1900,2300,2650 kg/m3)下,旋流阀内部的流动特性、管道出口流量和压力损失系数.结果表明:旋流阀内部流场会产生偏离基圆中心的偏心旋流速度场和压力场,在偏心压力场中心会形成局部低压.由于压力能的减小,使得流体速度增加,产生了旋流加速.旋流阀的存在,使得管路中产生了大小不同的涡旋,在旋流阀出口,涡旋的延伸区域中,颗粒的含量减少.小粒径颗粒从流体获得的速度较大;颗粒密度越大,阻力系数越大,能量损失越大.较高的旋流速度,降低了颗粒在管路中的含量,有助于管道颗粒物迁移.通过试验测试可以发现,由于旋流阀的存在,在其内部形成了旋流气柱;在旋流阀及其系统中,含有的杂质会在旋流的作用下旋转起来;这在一定程度上验证了数值模拟中旋流阀的低压分布和旋流加速特性.

摘要：基于CFD的理论基础应用RNG k-ε湍流模型,对某一高速离心泵进行内流场数值模拟,研究回流现象。通过不同工况下的分析计算,发现诱导轮前进口段的回流漩涡范围随着流量的增加呈现逐渐减小的趋势;利用一个无量纲数来分析回流涡旋的变化范围,高速离心泵在小流量0.6Q_d工况下,进口段的回流漩涡为2.26;在大流量1.4Q_d的工况下回流漩涡的大小为0.45,结果表明:随着流量增加涡流变小,图像和数值能更全面地展示漩涡的结构和大小;模拟分析回流漩涡对诱导轮的压力和速度的影响,由于回流漩涡的水力损失,减少了诱导轮进口前缘处的压力,使诱导轮前缘处产生了一小部分低压区,增大了诱导轮发生空蚀的几率。通过对高速泵进口段不良流动的分析,为高速离心泵的设计与优化提供理论参考。

摘要：为了研究建筑群体周围的流场结构,减小工程设计中由于干扰效应造成的损失,利用粒子图像测速(PIV)结合数值模拟,研究在较大雷诺数及不同间隙工况下,双方柱流场受干扰时的流动特性及流场空间结构。分析升阻力系数、涡脱频率、斯特劳哈尔数等流场特征参数,探究不同间隙对串列双方柱的影响。当Re=3.42×104时,存在临界间隙比G=4使串列双方柱流场结构发生突变,试验观察到流场中出现双稳态现象;当G4时,上下方柱均有涡旋脱落。该结果对于工程应用具有参考意义。

摘要：提出将高维表示方法与机器学习中的支持向量机方法结合对离心泵扭曲叶片优化。选用1台中比转速离心泵为研究对象,通过对扭曲叶片3条叶片型线的参数化,分离控制变量并确定代理模型的训练空间。经过对离心泵扭曲叶片水力模型的算法学习,得到以叶片型线参数为自变量,效率为目标函数的离心泵代理模型,运用遗传算法求解并反馈叶片型线参数。采用数值模拟及试验的方法验证了代理模型的预测结果,并从动能方程的角度分析了优化前后扭曲叶片叶轮内流场的变化。结果表明:在设计工况点,优化后的扭曲叶片离心泵数值模拟效率值比原型泵提高了1.72%,扬程提升了0.41 m,试验效率值比原型泵提高了1.5%,扬程提升了0.35 m。