摘要：基于泵的三元设计理论与数值试验相结合的方法,采用轴流式水泵的外形结构对某高比转数混流泵进行了设计,提出了高性能紧凑型水泵设计方法。首先,基于雷诺时均方法对该高比转数混流泵的性能进行了数值计算和分析,并将计算结果和试验值进行了比较,最大误差在3%以内,验证了数值计算模型的准确性。其次,采用轴流式水泵的外形结构基于泵的三元设计理论对该泵进行了重新设计,运用全三维考虑流体粘性的雷诺时均方法对设计结果进行计算分析与验证,最终的设计结果表明:新设计紧凑型水泵满足所有设计指标,在设计流量下裸泵效率达到了0.927,并且在较宽的流量范围内具有良好的水力性能。对比原混流泵和新设计紧凑型水泵性能,可以发现:新设计紧凑型水泵裸泵效率比原混流泵提高了3%,并且其轴面最大直径比原混流泵减少了38%,说明新设计的水泵能够有效减小泵的尺寸、重量并具有优异的水力性能。

摘要：为了快速、准确地设计出高质量喷水推进泵,采用三元反问题计算与正问题计算相互迭代的方法对某混流式喷水推进泵进行了设计.基于三元的方法对喷水推进泵叶轮进行设计,把叶轮内的三维流动分解为周向平均流动和周向脉动流动,周向平均流动方程直接由三维Euler方程作周向平均导出,周向脉动流动由Clebsch变换建立起控制方程;用置于叶片中心面上的涡来代替叶片对流场的作用,而叶片形状以满足流动边界条件迭代确定.用考虑流体粘性的雷诺时均方法(RANS)对所设计泵进行数值试验,计算结果表明:所设计泵在设计点效率达到90.5%,设计转速下喷泵NPSHr远小于设计指标,并且在较宽的流量范围内具有良好的水力性能,验证了设计方法的准确性和有效性.

摘要：为了提高轴流泵抗空化性能,采用泵的三元设计理论与数值试验相结合的方法,研究了汽蚀比转数为1 290的轴流泵抗空化性能.在相同的流量、扬程、转速等设计指标下,采用泵的三元设计理论对具有不同叶片数和过流通道形状的轴流泵模型分别进行了设计;并采用数值试验手段对所设计轴流泵模型性能进行计算和分析,得到了适合于该轴流泵的过流通道形状和最佳叶片数.运用相同的方法对不同叶片负载分布规律的轴流泵叶轮分别进行了设计,并采用数值试验手段计算了各水力模型的扬程、功率和效率特性曲线,对比和分析了不同负载分布规律对泵效率和抗空化性能的影响,得到了有利于轴流泵空化性能提高的负载分布规律.最后,根据数值计算结果,对如何有效提高轴流泵抗空化性能提出了建议:叶轮叶片后部重载光顺无阻塞的过流通道、适当增加叶片数将有利于轴流泵抗空化性能的提高.

摘要：以某高速艇喷泵为研究对象,运用CFD方法计算并分析喷泵敞水性能缺陷,针对缺陷进行三元改进设计。首先以国外某混流式喷水推进泵为例,用基于雷诺时均的数值计算方法对喷泵敞水性能进行模拟,各转速下喷泵功率计算误差在1.5%以内,验证了本文所用数值计算方法的可信性。然后对该高速艇喷泵敞水性能进行计算,利用CFX软件后处理分析出设计缺陷,对轴面线重新设计,将两级导叶改为一级导叶。并且,针对叶轮做功效率低和导叶整流效果差的问题,利用三元设计方法将叶片负载分布改为前重载型以此提高喷泵效率。最后计算改进后的喷泵效率提高了5%左右,表明了三元设计方法在喷泵改进设计上的实用性。

摘要：水泵设计与应用要充分运用创新技术和成熟技术,以提升水泵的整体质量。我国国内的水泵设计组装技术与发达国家相比较,缺乏足够竞争力,水泵核心技术有所欠缺。本次研究将充分运用三元设计法,围绕紧凑型水泵设计展开,以期获取理想的研究效果。

摘要：为了设计浸没式喷水推进泵,以国外某喷水推进混流泵为对象建立了浸没式喷射模型,运用计算流体力学(CFD)瞬态模拟方法研究了2种转速时浸没式喷射对喷水推进泵水力性能的影响。研究表明,无论是低转速还是设计转速,浸没式喷射时喷水推进泵的扬程、轴功率、效率变化都小于1%,且叶片的空化无明显变化。由此,运用三元设计方法设计了一型适用于常规尾板式喷水推进的喷水推进泵,即按常规尾板式喷水推进的"船-泵-机"匹配方法选定喷水推进泵的设计参数,按基于环量的三元方法进行喷泵的水力设计,喷泵为6片叶片、9片导叶。最后,运用计算流体力学方法对实尺浸没式喷水推进器与船体的组合结构进行了数值模拟,结果表明,在设计航速时,该喷水推进泵完全浸没在水中工作的水力性能变化很小,进而得出浸没式喷水推进泵可以按照常规尾板式喷水推进泵的设计方法进行设计的结论。

摘要：为了解决水下航行体新型高性能泵喷推进器工程应用的技术瓶颈,本文采用理论分析与数值试验相结合方式,探索了泵喷总体选型的理论依据和三维外形的设计方法。根据"航行体-泵喷-主机"三者能量相互平衡的原理,推导了泵喷总体参数选取步骤。采用叶片三元设计理论与CFD相互迭代方法,完成泵喷叶型设计。本文以MK48鱼雷为例,演示了泵喷选型和设计过程,计算结果表明该泵喷效率超过90%,相同功率条件下推进航速与国外公开数据一致,验证了该选型和设计方法的准确性。

摘要：为了快速、高效地设计出性能优良的泵喷推进器,采用全三维反问题计算和正问题计算相互迭代的方法对某水下航行体的泵喷推进器进行了设计。在不考虑流体压缩性和粘性条件下,将泵喷推进器内部有旋流动分解为周向平均流动和周向脉动流动,其中周向平均流动方程通过三维欧拉方程在周向平均后导出,周向脉动流动议程通过Clebsch变换得到控制方程;不考虑叶片厚度的情况下,用叶片中心面上的涡来代替叶片对水的作用,叶片形状根据边界条件设置迭代确定。然后,运用雷诺时均方法对所设计的泵喷推进器进行数值仿真,发现泵喷推进器在设计航速下水力效率为89%,泵喷转子叶片表面未见空化,推进器产生的推力略高于航行体阻力。该结果表明:所提方法能满足设计要求,由此验证了设计方法的有效性。