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：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：为综合优化离心泵作透平的水力和声学性能,建立了一种基于响应面的离心泵作透平水力和声学性能多目标优化方法。首先在对比分析叶轮几何参数对透平水力和噪声影响的基础上,根据敏感度筛选出对噪声影响显著的关键参数;进而应用响应面方法构造显著变量与多目标函数的响应面多元回归模型,分析影响水力效率与噪声的参数间交互作用;最终以水力效率不降低和总声压级最小为响应目标,兼顾性能与噪声确定最优参数组合,即叶片进口安放角为19.5°,叶片出口安放角为20°,叶片出口宽度为16 mm,叶片包角为92°,叶轮进口直径为101 mm,叶片数为12。对某离心泵作透平多目标优化结果表明,叶轮进口直径、叶片出口宽度、叶片数及叶片包角对内场噪声总声压级影响显著;响应面模型能够反映参数与响应值之间的相关性;经试验验证优化后透平水力效率平均提高了1.98个百分点,总声压级降低了4.95 d BA,表明采用的响应面法能够在不影响透平原有水力性能的前提下改善声学性能。

摘要：分别从理论推导和数值模拟的角度,分析了剪切流中湍流动能的衰减规律.通过简化湍流变量输运方程,采用Matlab求解了使用标准k-ε模型计算剪切流时湍动能在不同高度处的数值解,通过fluent数值模拟,验证了理论数值解,并与均匀流中的数值模拟结果进行对比,分析了在剪切流中入口湍流强度和湍流黏性比、来流速度梯度和输运方程扩散项等对湍流变量衰减的影响规律.结果表明:剪切流中存在湍流动能衰减;入口湍流强度对湍流变量输运方程生成项的影响较大,湍流黏性比对湍流变量输运方程生成项的影响较小;当入口湍流强度相同时,入口湍流黏性比越大,湍动能衰减的越快,来流速度梯度对湍动能衰减的影响越小;当入口湍流黏性比相同时,入口湍流强度越大,湍动能衰减的越慢,来流速度梯度对湍动能衰减的影响越大.

摘要：以美国国家可再生能源实验室(NREL) 5 MW机组为研究对象,采用大涡模拟结合致动线模型(LES-ALM)方法,分析下击暴流垂直风剪切条件下风力机尾流的速度特性、湍流特性及转矩特性.结果表明:相比于均匀来流和B类风场风剪切,下击暴流垂直风剪切条件下,风力机尾流轴向速度亏损最大,且尾流轴向恢复最慢,尾流非对称特性更明显;随着尾流向下游发展,三种来流工况下风力机尾流湍流强度的变化均为先增大后减小,且湍流强度最大值(在11D附近,D为风轮直径)均在10%-12%之间;在尾流湍流强度衰减过程中,下击暴流垂直风剪切条件下,风力机尾流湍流强度衰减更快;另外,与均匀来流和B类风场风剪切相比,下击暴流垂直风剪切条件下风力机低速轴转矩均值降低,但其标准差却明显增加,说明低速轴转矩波动幅度增加,进而引起风力机输出功率的波动增大,输出电能质量降低.

摘要：随着湿地生态保护治理过程中对双向轴流泵的需求日益增加,开发设计双向轴流泵已然成为重要课题,为了探究导叶出口安放角对轴流泵双向运行性能的影响,以一台比转速为903的轴流泵为研究对象,利用ANSYS CFX软件的标准k-ε湍流模型对5种不同导叶出口安放角的双向轴流泵进行定常和非定常数值模拟,研究分析了导叶出口安放角对轴流泵双向运行的外特性、水力损失、内部流场、压力脉动的影响。结果表明:正向运行设计工况下,减小导叶出口安放角,可减小导叶部分水力损失,并且减小导叶吸力面低压区面积,因脱流产生的能量损失也随之减小,轴流泵效率明显增大;设计工况反向运行时,随着导叶出口安放角的减小,导叶回收能量的能力也随之减小,导叶部分水力损失增加,并且轴流泵效率降低。改变导叶出口安放角度,可对正向运行时轴流泵内压力脉动产生一定影响。适当增加正向运行时导叶出口安放角均能在一定程度上减小轴流泵内压力脉动幅值,改善能量损失;导叶出口安放角对双向轴流泵反向运行时的压力脉动幅值大小无明显影响。因本次研究的轴流泵为双向运行,结合正反两向效率变化相反的情况,考虑该轴流泵在双向运行时均有较高效率的运行范围,所以取导叶出口安放角为80°时,双向轴流泵综合性能最优。

摘要：以多级离心泵为模型,设计A、B、C、D 4组不同的交错方案,A为叶轮相位不交错、B为叶轮相位交错一个流道相位的1/2、C为叶轮相位交错一个流道的1/(Z-1)、D为叶轮相位交错一个导叶流道的1/(Z-1)(其中Z为叶轮叶片数)。通过4组方案对多级离心泵的三维全流场进行数值分析,得到不同叶轮交错方案在不同工况条件下流场对机械部件的荷载变化。分析结果表明:叶轮相位交错使转子的径向力矢量分布向轴心集中;叶轮相位交错结构可以有效地减小转子受到的径向力,使转子运行稳定性得到提高;叶轮相位交错会使得不同工况下的转子受力波动幅值和成分发生改变;在设计工况下数值计算轴向力绝对值要高于理论计算的结果。

摘要：在低比转速离心泵的设计过程中,叶片厚度对叶轮性能的影响很少被考虑。在运用速度系数法设计叶轮时,也只是将叶片厚度的影响放在排挤系数的因数中参与扬程计算,没有从根本上研究叶片厚度与低比转速离心泵叶轮性能的关系。本研究运用数值模拟方法对叶片出口厚度δ2=5、10和15 mm 3种方案进行分析,计算工况范围取(0.2-1.4)Qd。结果显示:出口处叶片厚度增加会改变叶轮出口处喉部条件,对流道内的流动情况产生影响;叶片厚度增加会使扬程和效率有所提高,同时轴功率也随之增加。

摘要：基于流体力学和水力机械流动理论原理,通过对斜向式导水机构活动导叶与固定导叶二重叶栅轴面流动理论模型的推导,提出了与一般斜向式导水机构不同的设计模型,完成高水头贯流水轮机斜向式导水机构的内部流动研究。通过对二重叶栅环量分布进行四种不同环量分配的方案进行设计,建立三维模型,数值计算方法对流道内部流场进行解析,得到同一工况下二重叶栅不同环量分配对水轮机性能的影响以及最佳环量配比关系,从而为斜向式导水机构二重叶栅的设计提供参考。

摘要：以某离心泵作透平为研究对象,对流体诱发的外场噪声特性进行了数值计算和试验研究。在典型流量下,采用雷诺时均方法获取壁面偶极子声源,并利用FEM/AML方法求解出叶轮和壳体偶极子源作用的流动噪声,基于声振耦合法计算出流体激励结构振动产生的外场流激噪声,分析不同性质噪声源的频谱特性,同时评估外场声源在各个频段下的贡献量。借助模态试验对透平壳体结构的模态参数进行了识别。结果表明,计算与试验振型近似,固有频率平均相对误差小于4.60%。结构的影响使得外场五阶叶频处声压最高,二阶叶频处次之。壳体偶极子作用的流激噪声对外场噪声的贡献最大,其次是壳体偶极子作用的流动噪声,叶轮偶极子作用的流激噪声对外场噪声贡献最小。研究结果为低噪声叶轮机械设计提供了一定的参考。