摘要：通过理论推导和数值模拟,从湍流模型封闭系数的确定过程、输运方程扩散项的影响因素、入口边界条件和网格尺度等方面分析标准k-ε模型、标准k-ω模型和SST k-ω湍流模型在计算均匀来流时湍流动能的衰减规律及其本质物理区别;通过数值模拟分析中性大气条件下湍流动能的衰减规律。结果表明,在均匀流中,采用标准k-ε湍流模型,入口湍流强度较小或湍流粘性比较大时,湍流动能衰减的程度及速率比采用标准k-ω模型和SST k-ω模型时小;在中性大气条件下,采用SST k-ω湍流模型,顶部边界采用压力出口时,风速、湍动能和比耗散率的廓线保持性较好。

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：为了降低离心泵的宽频噪声,减少其对离心泵运行的影响,采用数值计算方法,提出并试验了一种在叶片表面布置凹坑,并使凹坑参数在流向上变化的离心泵仿生降噪方法.在此基础上提出一种针对宽频噪声的指标公式,采用正交设计方法优化变量来减少设计维度,并使用均匀设计法证实了该降噪方法的可行性,最终获得了降噪效果较好的样本.研究表明,在对外特性几乎无影响的条件下,文中方法显著降低了离心泵宽频流动噪声.模拟结果还显示,不同样本的定常流动图像无可见区别,据此推测凹坑结构的降噪效果与微观或非定常的流动现象有关.研究结果对于推动凹坑形仿生结构对离心泵宽频降噪的研究提供了一定的帮助.

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：为了更深入地研究高速离心泵进口段的回流漩涡对流场的不利影响,通过在诱导轮进口前方设置孔板,可以有效地减少高速离心泵回流漩涡的危害。初步对传统形式孔板进行了分析,从而设计了3种不同形式的新型孔板。利用ANSYS-CFX软件,基于RNG k-ε模型对某一高速离心泵进行数值模拟,分析4种不同形式的孔板对回流漩涡的控制效果。通过分析进口段的流线和速度矢量变化情况,对比孔板对诱导轮叶轮压力和内部流场的影响,并对不同孔板形式的性能曲线进行分析。计算结果表明:C型孔板即上半剖抛物线形孔板能较好地改善回流漩涡,减少诱导轮叶轮的低压区域,对高速泵的水力性能有一定的提高。

摘要：为了研究口环间隙对低比转速离心泵压力脉动特性的影响,采用高频动态压力脉动传感器对模型泵压力脉动信号进行采集、分析。本文对比研究了3种不同口环间隙的影响规律,分别为0.25 mm.0.50 mm和0.75 mm,并重点分析不同工况下,蜗壳不同位置测点叶频幅值及0~500 Hz频段范围内压力脉动能量的变化特性。结果表明:随着口环间隙的增加,模型泵效率不断降低,因此较小的口环间隙0.25 mm可以显著地提高模型泵的能量性能。口环间隙对模型泵不同测点压力脉动特性的影响规律差异显著,总体来看,压力脉动能量随口环间隙的增加呈现先降低、后增加的趋势,当口环间隙为0.50 mm时,压力脉动能量达到最小值。对于具有低压力脉动要求的离心泵,本文的研究结论可以为口环间隙设计提供部分参考。

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：为了改善多相混输泵叶轮域的增压性能,提高混输泵叶轮的做功能力,选用标准的k-ε湍流模型,分别在纯水条件不同流量下和设计流量不同含气率下进行了数值计算,对多相混输泵叶轮不同区域的增压性能展开了研究.结果表明:从叶轮进口到出口,各级叶轮叶片工作面和吸力面压差大的区域主要集中在叶轮的前半段,且在叶轮前半段,越靠近轮缘,叶轮的增压性能越强,越靠近轮毂,叶轮的增压性能越弱,在叶轮后半段,越靠近轮缘,叶轮的增压性能越差,越靠近轮毂,叶轮的增压性能越强;在不同流量下,随着流量的增大,叶片工作面和吸力面的压差逐渐减小,流量对叶轮前半段叶轮叶片工作面和吸力面压差的影响先增大后减小,流量对叶轮后半段叶轮叶片工作面和吸力面压差的影响逐渐减小;在不同含气率下,含气率越高,对混输泵叶轮的增压性能影响越大,且随着含气率的升高,叶片工作面和吸力面压差下降越快.研究结果对多相混输泵叶轮的进一步优化设计提供重要的理论依据.

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.