摘要：为了阐释隔板起点位置、终点位置及二者匹配关系对离心泵外特性和径向力特性的影响,文中提出6种研究方案,借助仿真软件CFX分别对每种方案进行全流道稳态模拟,进而获得离心泵内部流动状态、机组外特性及径向力参数,并对部分方案进行水力性能测试以验证计算准确性.研究结果表明:最优隔板模型起点位置与隔舌相隔180°,终点位置与起点位置处于同一径向平面,该模型能兼顾离心泵的外特性及径向力特性;离心泵外特性对隔板起点位置不敏感,在理想隔板模型起点位置基础上,将隔板起点与隔舌之间角度额外增加30°,外特性变化最大偏差均小于2%;隔板长度随着隔板终点位置向蜗壳出口的移动而增加,这对小流量工况下离心泵内部流态具有一定整流作用,外特性曲线表现出小流量变优、大流量变差的特点,曲线形状趋于陡峭;隔板起点、终点偏于最优模型时,蜗壳平衡径向能力呈下降趋势,但均优于单蜗壳.研究结果可以为解决小基圆蜗壳因空间狭小难以实现双蜗壳设计提供参考.

摘要：分别对单、双蜗壳式双吸泵10个工况点进行全三维流道的数值模拟和试验测试,发现由于双蜗壳式泵内部隔板设计不合理,导致双蜗壳泵较单蜗壳泵在原设计工况点的扬程、效率分别相对下降了21.8%和41.3%。依据双蜗壳设计基本原理,对隔板结构提出3种改进方案,利用雷诺时均方法(RANS)和SST k-ω湍流模型对每一方案进行全三维流道的定常数值模拟。模拟和试验结果表明:2号双蜗壳泵既保持了泵原有的水力性能,又能够有效地减小叶轮径向力,因此得到双蜗壳式双吸泵中隔板结构的最优设计模型:起始位置为隔舌绕基圆旋转180°、曲线方程为对数螺旋线、终止位置为隔板起始点旋转180°。

摘要：针对目前比转数超过500的蜗壳混流泵研究较少,该文基于理论分析、CFD技术和模型试验的研究方法,以某高比转数混流泵的叶轮与蜗壳在设计工况下的良好匹配为目标,利用速度系数法对蜗壳结构进行优化设计,设计了一台比转数为585的高比转数双蜗壳混流泵,并对优化后的高比转数双蜗壳混流泵的内部流动特性进行了分析。将外特性试验数据与数值计算结果作对比,验证了该文数值计算模型与方法的准确性。研究结果表明,双蜗壳方案下水泵在偏离设计工况下的效率明显高于单蜗壳方案;双蜗壳结构混流泵的径向力在相同工况下比单蜗壳结构的径向力低,双蜗壳结构在保持原有水力性能的基础上还可以起到减小径向力的作用;不同工况下双蜗壳混流泵叶轮径向力矢量轨迹图分布呈类似正方形的封闭区间分布,径向力合力随时域呈现周期性变化,每个转动周期内有4个波峰和波谷;设计工况下的瞬态径向力合力最小,而小流量工况下的瞬态径向力合力最大且最不稳定,说明当双蜗壳混流泵长期运行在小流量工况下会增加安全事故隐患。研究成果为高比转数双蜗壳混流泵的设计以及内部流动特性研究提供了参考。

摘要：应用数值计算方法分析了双蜗壳离心泵内空化流动影响隔舌部位压力脉动特性情况,以进一步明晰空化流动诱导泵振动噪声机理.采用SST k-ω湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,对设计工况下的泵内空化流动和无空化流动进行了非定常数值模拟,数值模拟结果表明:SST k-ω湍流模型能准确预测双蜗壳离心泵的能量特性指标;泵内空化的空泡初始产生于叶轮叶片进口吸力面根部,随着装置空化余量的降低,空泡云沿着叶轮叶片吸力面向叶片出口和前盖板方向发展,叶轮内部空泡的发展并不均匀,加剧了叶轮内部流动的不稳定性.对比叶轮旋转1周在空化和无空化流动状态下发现,2个隔舌处各个监测点的压力脉动具有明显周期性,在无空化状态下,隔板进口处监测点的压力脉动主频为2倍叶频,其他监测点压力脉动主频均为叶频;空化状态下2个隔舌处各个监测点的压力脉动主频均为叶频,压力脉动幅值明显增大.

摘要：为探讨弯曲隔板对双蜗壳离心泵水力特性的影响,对直隔板和弯曲隔板的双蜗壳离心泵进行数值模拟,以能量性能、内流场和叶轮径向力为水力特性评价指标,研究了弯曲隔板及隔板不同弯曲曲率半径对水力特性的影响。结果表明:相较常规直隔板,采用弯曲隔板能提高扬程和效率同时随着弯曲曲率半径的减小,扬程和效率逐渐提高,在设计工况扬程提高4%,效率提高1%;在偏离设计工况时,提升效果不明显;在设计工况,弯曲隔板双蜗壳泵内压力场分布均匀,低压区范围小,隔板到隔舌的能量损失小,该现象随着曲率半径的减小进一步改善;采用弯曲隔板较直隔板能较好地平衡径向力,相同工况下曲率半径越小叶轮所受径向力越小,在偏离设计工况运行时,径向力平衡效果显著,在设计工况,隔板曲率半径为150 mm方案相比直隔板方案叶轮所受径向力减少11%。

摘要：大型立式离心泵目前广泛应用于大型水利工程。水泵在运行时所产生的压力脉动可能导致机组产生振动进而影响机组性能。本研究采用数值模拟方法,基于尺度自适应SAS模型,对泵的三维流体域进行了详细的网格划分和边界条件设定,通过网格无关性验证和试验验证,证明了数值模拟方法的可靠性。研究结果表明,吸水室压力脉动的主频幅值随流量增加呈减小趋势,小流量工况下出现了低频脉动。叶轮的压力脉动主要受到两倍转频的影响,而压水室的压力脉动则以叶片通过频率为主。特别是在小流量工况下,压水室的压力脉动幅值显著增大,这一现象与流体动力学特性及蜗道结构特征密切相关。此外,压水室中隔板的存在对压力脉动的传递起到了一定的阻挡作用,但在特定位置如隔舌附近,压力脉动幅值仍然较大。本研究对于理解立式离心泵压力脉动特性及其影响因素具有一定的指导作用。

摘要：为了研究双蜗壳式双吸离心泵内部的流动特性,采用雷诺时均方法和SSTk-ω湍流模型,对双蜗壳式双吸泵进行了不同工况下三维湍流数值模拟。将性能预测的结果与试验数据进行比较,证明了计算方法的可行性。重点分析了叶轮和双蜗壳内的速度和压力分布,计算结果表明双蜗壳可有效降低水泵运行作用在叶轮上的径向力,增强转子的运行稳定性。但是,在双蜗壳隔板外侧的流动区域内也发现了不同于普通蜗壳的回流区,使得压水室出口附近区域流动特性变差,这有待于今后通过水力设计优化对双蜗壳结构进行改进。

摘要：以某双蜗壳混流泵为研究对象,利用计算流体动力学(CFD)商用软件CFX中RNGκ-ε湍流模型及全隐式多网格耦合求解算法对其3种工况下的内部三维湍流流动进行数值模拟,分析了3种工况下叶轮内的相对速度和压力变化及设计工况下蜗壳内部流动的冲击、二次流现象,并探讨了提高混流式叶轮水力性能的改型方法。

摘要：为揭示单-双蜗壳离心泵的不同水力特性,应用商业软件FLUENT,采用RNGk-ε湍流模型和滑移网格技术,对单-双蜗壳双吸离心泵进行不同工况下三维非定常湍流数值模拟,得到不同蜗壳隔舌区计算点的压力脉动情况,并对其进行频域分析.结果表明:单蜗壳离心泵在设计工况及大流量工况下,压力脉动频率以叶片通过频率为主;在小流量工况下,压力脉动频率以低于1倍叶片通过频率为主,在0.6倍设计流量工况下,其压力脉动最大幅值约为设计工况下1.13倍.双蜗壳离心泵在小流量、设计流量及大流量工况下,压力脉动频率均以叶片通过频率为主,在0.6、0.8和1.2倍设计工况下,其压力脉动最大幅值分别约为设计工况的6.59、3.12和4.55倍.相比较于单蜗壳泵,双蜗壳泵能有效地平衡径向力,在偏离设计工况下径向力变化不大.

摘要：离心泵作为一种通用流体机械承担流体运输和能量转换的重任,为得到水力性能优良的双蜗壳离心泵,蜗壳的设计也是不容忽视的一部分。选取蜗壳主要设计参数,建立多组正交表,并通过数值计算的方法,研究双蜗壳主要设计参数对整泵性能的影响。数值计算结果表明:喉部面积大小应根据叶轮高效区选择,以达到叶轮最高效率点与蜗壳最低损失点相匹配,同时增大蜗壳基圆直径和隔舌安放角对水力效率提升约0.76%和0.16%,减小隔板厚度对水力效率提升约0.42%,优化后的双蜗壳离心泵水力效率整体提高约1.7%。