摘要：为提高泵前过滤器自清洗性能,解决过滤系统频繁中断问题,该研究将阿基米德螺旋转轮应用于泵前过滤器自清洗过程,通过数值仿真与物理试验,结合相关性分析和线性回归分析,探究叶片螺距、叶片角度、叶片数量对阿基米德螺旋转轮转速的影响规律。结果表明:转轮转速随螺距的增加逐渐下降,且降低幅度逐渐上升,随叶片角度和叶片数量的增加转轮转速的提升较小且提升幅度不断减小,对转轮转速影响程度由大到小为螺距、叶片角度和叶片数量。通过TOPSIS法(technique for order preference by similarity to an ideal solution)综合评价得到最佳结构参数组合为:螺距133 mm,叶片角度90°,叶片数量1。优化后水驱式自清洗泵前过滤器开展自清洗试验,结果显示流量经过最初下降阶段后稳定在294.9~296.6 m^(3)/h区间,流量降幅仅为1.13%~1.70%,利用水力驱动阿基米德螺旋转轮带动自清洗装置的滤网清洗效果良好。研究结果可为水驱式自清洗泵前过滤器的结构设计和优化提供参考。

摘要：核电站大型泵类设备一直是设备管理的重点和难点,其主要原因就在于泵类设备是结构复杂的转机设备。设备的失效部位、失效模式、失效特征、监测手段、故障结论都不是固定不变的,这对设备管理工程师的技术能力构成了较大的挑战。本文以某电站设备冷却水泵为例,从系统设计、泵的布置,监测的原始配置、监测科学性的分析、传感器的添加、泵的失效分析、故障规则库的建立、故障推理、实际应用成果等角度来介绍为泵类设备增加智能监测,在保证设备可靠运行的前提下,实现以基于时间为主的运维策略向基于状态为主的运维策略转变,从而提升电站的经济性。

摘要：为提高特低扬程泵站立式轴流泵装置的水力性能,该研究对叶轮直径为3.0、2.5、2.0、1.5 m的立式轴流泵装置在不同叶轮中心淹没深度下的进、出水流道流场分别进行了三维湍流流动数值计算,并对流道流场和水头损失进行了分析比较;对某特低扬程泵站在叶轮中心淹没深度为3.08、2.38、1.68 m下的立式轴流泵装置水力性能分别进行了数值计算及比较,并进行了泵装置模型试验验证。研究结果表明:叶轮中心淹没深度对肘形进水流道的水流流态及水头损失的影响很小,但对虹吸式出水流道的流态和水头损失影响较大;随着叶轮中心淹没深度的增大,虹吸式出水流道内的流态逐渐改善,流道水头损失基本呈下降趋势,泵装置效率逐渐增大,特低扬程工况下泵装置模型试验最优工况点的效率达75.92%,泵装置能量性能数值模拟结果与模型试验结果基本一致。研究结果可为特低扬程泵站采用立式泵装置的设计提供一定参考依据。

摘要：为了减轻泵用机械密封端面在启停阶段和严重振动工况下的干摩擦磨损,对泵用机械密封织构端面进行了干摩擦磨损仿真及试验研究。首先,采用ANSYS软件建立了具有表面织构的动静环密封端面的瞬态有限元模型,基于Archard磨损理论,分析了不同织构分布间隔角度、边长和旋转角度下静环(石墨环)的磨损规律,得到了石墨环的磨损体积分布;然后,采用摩擦磨损试验机在干摩擦条件下对不同织构参数的密封环进行了磨损试验,得到了密封环磨损前后的表面形貌和石墨环的磨损质量;最后,对比分析了仿真和试验结果,讨论了不同织构参数对石墨环磨损质量的影响以及织构的减磨机理。研究结果表明:织构凹槽可以在容纳磨粒磨屑的同时生成石墨转移膜进而减轻磨损;减轻密封环端面磨损要求织构面积合适,足够容纳磨粒磨屑,同时不过分增大表面粗糙度;织构分布间隔角度每增大5°且边长每减小0.1 mm,石墨环的磨损质量平均减少约7.83%和7.35%。织构旋转角度每增大15°,石墨环的磨损质量平均增大约4.25%。所得研究结果可为泵用机械密封的表面织构设计提供较好的理论支撑,并提升泵用机械密封的耐磨性能。

摘要：为改善水利蜗壳离心泵叶轮和导叶的多参数匹配特性,解决性能和几何参数间无精准数学模型的设计难题,提出基于改进粒子群算法的水利蜗壳离心泵水力部件匹配优化方法。首先,采用BladeGen软件对叶轮和导叶进行参数化建模,以三阶贝塞尔曲线分别拟合叶轮和导叶叶片安放角曲线,选取8个控制点(叶轮、导叶各4个)的y坐标值为决策变量,采用CFX软件对不同方案进行定常数值计算得到设计工况效率,并将其作为优化目标;其次,基于叶片泵性能自动优化平台,设定改进粒子群算法种群数和迭代数均为20,自动调动水利蜗壳泵数值计算程序,智能在全局范围内寻优。研究结果表明:在粒子群算法迭代到第13次时,泵效率达到最优,在设计工况下效率提高了3.09%,获得最优参数组合,优化后叶轮和导叶的包角均增大;优化模型内部熵产损失降低,叶轮叶片工作面、叶轮与导叶交界处能量损失明显减小,内部流动更符合叶片型线趋势,流动分离状况得到改善,验证了蜗壳泵智能优化设计方法的合理性。

摘要：翼型是流体机械叶片的剖面形状,广泛应用于航空航天、石油化工,水下机器等领域,但在水力机械领域缺乏以水动力为基础的相关仿生翼型研究.以鲟鱼为研究对象进行仿生设计,提出了控制点局部加密的分段式非均匀B样条拟合方法,借助大涡模拟方法仿生翼型的升阻特性、绕翼速度分布等.结果显示,在保证仿生翼型拟合误差的前提下采用的控制点局部加密的方法可以大大减小控制点个数;曲线拟合误差越大会影响流体绕翼的速度分布发生变化,增大翼型尾缘近壁面附近不稳定漩涡区域,造成升阻比下降;将仿生翼型应用于喷泵时发现,与传统NACA0015翼型得到的叶轮相比,仿生翼型得到的叶轮在设计工况下泵扬程和效率更优;曲线拟合误差越大会造成泵效率下降.

摘要：为探明泵内气液两相瞬态流动特征及自吸过程中吸水管液面震荡上升机理,该研究基于欧拉-欧拉多相流均相模型及标准k-ε湍流模型,采用开放型进、出口边界,对某外混式自吸离心泵在变转速启动条件下的自吸过程进行了数值模拟,分析了吸水管液面变化和主要过流部件内气液两相分布等瞬态特征。结果表明,开放型边界条件可以准确捕捉自吸过程中吸水管内液面震荡上升现象,与试验结果吻合良好。自吸过程包含3个阶段:快速吸入阶段对应吸水室内初始储液被快速吸入叶轮并将叶轮内气体排出,占自吸总用时的11.7%;震荡排气阶段是泵自吸过程的主要阶段,占总自吸时间的61.3%,该阶段内气液分离室内液体反复进入蜗壳和叶轮外缘区域,参与气液掺混及气液分离过程,完成自吸排气,过流部件内气液两相占比及吸水管液面震荡均近似呈0.25 s的周期性变化,叶轮内气相占比周期性变化和液柱惯性是导致该自吸阶段吸水管内液面震荡的主要原因;加速排气阶段为自吸末期,吸水管内液体加速进入叶轮,将泵内气体快速排出,其历时占总自吸时间的27%。研究结果可为自吸泵设计及性能优化提供重要参考。

摘要：针对离心泵气液两相压升难以准确预测的问题,该研究构建了基于机器学习的离心泵压升预测模型。通过试验获得入口体积含气率、转速和液相流量对离心泵两相压升性能的影响规律,建立气液两相运行条件下离心泵性能基础数据库。根据试验结果,确定以入口体积含气率、转速和液相流量作为输入特征,构建基于线性回归、BP神经网络、支持向量机和随机森林的4种机器学习模型。研究结果表明随机森林预测能力最优,尤其是对于泵喘振区域附近性能的预测,其更能反映出压升的变化趋势,与其他3种模型相比具有更强的预测能力。在总数据集上,随机森林模型所预测压升的平均相对误差、均方根误差和决定系数分别为3.51%、1.06 kPa和0.993,置信水平为94.44%条件下,相对误差不超过±15%。基于随机森林的离心泵气液两相性能预测模型能较好地预测离心泵的两相压升,可为离心泵设计和选型提供参考。

摘要：为聚变堆主机系统综合研究设施(CRAFT)超导磁体提供低温环境,满足超导磁体大流量迫流冷却需求,设计了350 g/s的超临界氦循环泵的流道部分,利用N-S方程和SST k-ω模型,研究超临界氦在泵中的流动特性,获得了压力分布场、速度场等,得到不同流量下泵的外特性曲线。结果表明:泵在设计流量350 g/s下水力效率达86.2%,出口压力为6.2 bar,流道压力分布均匀,流道设计满足要求。

摘要：液压系统是机载机电系统中的重要组成部分,飞机对液压系统的装机重量有严格要求。液压元件的重量直接影响到了液压系统的整体装机重量,提前对重要液压元件进行重量估计是元件设计阶段必须考虑的问题。提出了一种基于相似原理的液压泵重量估计方法,利用pv值作为液压泵重量估计的重要约束条件,将液压泵重量估计的几何参数的相似比转换为性能参数的相似比,从而直观的进行任意参数液压泵的重量估计。通过对大量液压泵重量参数的统计,拟合出液压泵重量与功率和流量的匹配关系,并设计制造了液压泵进行试验称重,结果表明,基于相似原理的液压泵重量估计误差可以控制在4.8%以内,为机载液压系统重量估计提供了一种新的参考。