摘要：为减小液环泵叶片进口回流及冲击,基于非稳态气液两相流数值模拟方法,分别从叶片进口扭曲设计及叶片型线2个方面分析叶片形状对液环泵进口回流结构及其外特性的影响规律.研究结果表明:液环泵进口扭曲叶片设计能够有效抑制进口冲击引起的脱流,但叶片进口扭曲引起叶轮流道位置相对后移,吸气口始端叶轮流道内气液界面运动引起的相对体积扩充率降低,叶轮进口回流现象加剧;由于流道周向不对称,吸气区叶轮流道在进口产生真空的能力各不相同,由气液分界面运动引起的相对体积扩充率能够清楚地解释叶轮进口压力分布特性及回流结构;在叶片进口扭曲的基础上,控制叶片非吸入侧前弯能够有效提升吸气口始端流道的相对体积扩充率,θ=6°的进口扭曲叶型非吸入侧前弯设计叶片使得液环泵进口回流强度得到进一步的抑制,泵效率从15.46%提升至16.20%;叶型包角对进口真空度及进口回流强度的影响显著大于叶片出口安放角,增大叶型包角能够使吸气口始端叶轮流道沿旋转方向前移,增大流道内相对体积扩充率,降低回流强度,进而提高液环泵的真空度以及效率.

摘要：为分析复合叶轮液环泵的内流场及外特性,以2BEA203型液环泵为基础,综合考虑液环泵叶轮及复合叶轮设计原理,设计了液环泵复合叶轮,并采用数值模拟与试验测试相结合的方法对原型叶轮液环泵和复合叶轮液环泵内瞬态流场进行对比分析。结果表明:相对于原型叶轮液环泵,复合叶轮液环泵内气液分界面更加光滑,排气区及压缩区壳体处压力分布均有所降低,叶轮流道内二次流旋涡强度减弱。2BEA203型液环泵复合叶轮在0.02、0.035和0.05kg/s流量工况下的效率分别提升了2.7、3.8和4.3个百分点,各工况下的真空度也略有提高。由于流动的非对称特性,复合叶轮和原型叶轮液环泵壳体内压力脉动沿周向均呈现出明显的分区特性。液环泵壳体从吸气区开始沿圆周方向的压力脉动幅值先变小,在压缩区达到最小而后再变大;复合叶轮液环泵壳体绝大部分监测点处压力脉动幅值小于原型叶轮;液环泵壳体各分区的压力脉动呈现不同的主频特征。

摘要：为了分析液环泵内非稳态气液两相流引起的转子结构响应特性,基于数值模拟与试验测试相结合的方法,对液环泵转子部件进行流固耦合应力应变分析,分析了叶轮不同叶片的应力及变形量分布特征、旋转角引起的非稳态特性、转子部件的模态特性。结果表明:当叶片尖部与壳体内壁距离最小时,其最大等效应力为最大值,随着旋转角的增大,叶片的最大等效应力先减小后增大,叶片的最大变形量随着转角与最大等效应力的变化趋势完全一致,当α=0°,Qm=0.05 kg/s时,叶片最大变形量与最大等效应力分别为1.381 mm、180.96 MPa;叶轮沿圆周方向18枚叶片上的最大应力分布各不相同,且随着叶轮旋转角的逐渐增大,叶片的最大变形量整体上先减小后增大;叶片上的变形量分布沿径向由轮毂到叶尖近似呈线性逐渐增大,应力沿径向方向先急剧增加后缓慢减少,且在0.1r2位置处达到最大值。研究结果可为液环泵的优化设计提供参考。

摘要：针对液环泵内易发生的气体过压缩现象,采用VOF两相流模型对液环泵压缩机工况下的内部气液两相流动进行数值模拟,研究排气口前端单向阀的开启对液环泵流动结构及性能的影响,分析不同压缩比工况下泵内的压力分布以及相态分布等规律。结果表明,随着液环泵排气口压力的降低,液环泵排气口前端容易发生过压缩现象,过压缩现象会导致液环泵的功率损失增大,降低液环泵的效率。排出口压力越低,则过压缩现象越严重。在低压缩比工况下排气口前端的单向阀在压差的作用下自动开启,可以有效地避免发生过压缩现象,提升液环泵的效率及吸气量。为分析排气口前端单向阀面积变化规律对液环泵性能的影响,在原始设计的基础上提出三种不同面积变化规律的单向阀布置,对比分析发现,低压缩比工况下适当增大排气口前端单向阀的面积可以有效地提高液环泵的吸气量,降低阀孔流速,提升液环泵的性能。

摘要：为研究叶片数对液环泵内流场及其性能的影响,基于非稳态数值模拟方法,对液环泵在不同的叶轮叶片数设计下的内部气液两相流动进行数值模拟分析。分析结果表明:液环泵的进口真空度及效率均随叶片数增多呈先增大后降低的趋势,叶片数为20时液环泵的性能达到最优。随着叶片数增多,叶片对介质的控制能力增强,液环泵内气液分界面更加平滑,但叶片数过多会导致流道堵塞严重,泵的吸气性能下降。随着叶片数增多,吸气区叶轮外缘流出液体的动能逐渐增大,液体对气体的做功能力逐渐增强。由于叶轮偏心安装于泵壳内,叶轮各流道内液相体积分数各不相同,叶轮出口流动沿周向呈非对称分布,泵壳体内壁压力脉动幅值沿圆周方向呈3种不同的频域幅值特征。随着叶片数增多,壳体内壁压力脉动各阶频率分量的幅值明显下降。

摘要：针对液环泵内复杂的气液两相流动、计算量大且优化设计难以进行的问题,提出了采用本征正交分解法进行液环泵内流场的重构分析。采用泰勒多项式对二维叶片型线进行参数化控制,通过对各控制参数进行适量的扰动得到叶片型线样本集。采用VOF模型进行液环泵内气液两相流场的数值模拟,由叶片型线参数及叶轮内流场数据构建样本的快照集,依照几何相似及网格变形方法插值得到各相似点的流场参数,依据本征正交分解(POD)法将快照集分解为正交基的线性组合。由最小二乘法拟合目标叶型所对应的正交基系数,实现了对目标叶片流场的重构。采用POD方法对2BE-203型液环泵内单个叶轮流道的气液两相流流场进行了重构,精确地重构了单个叶轮内流场结构的各个特征,除在气液交界面附近有一定的误差,整体预测结果具有较高的精度,大大减少了流场预估的计算量。

摘要：本文通过液环泵有关结构参数对液环形状和排出压力影响的计算机分析,提出了液环泵优化设计的方法,并展示了系统框图和优化设计的结果。

摘要：为改善液环泵轴向叶顶间隙泄漏流场结构,提升液环泵水力性能,提出液环泵叶片轴向叶顶凹槽结构设计,以2BEA-203型液环泵为研究对象,采用数值模拟方法分析液环泵叶轮轴向间隙泄漏流动及其与主流的相互干扰作用,对比分析凹槽叶顶与平顶间隙泄漏流动及其性能.分析结果表明,液环泵内流动呈现复杂的三维结构,凹槽型叶顶间隙能够在一定范围内提升液环泵的效率及真空度,在大流量点0.07 kg/s时的吸入真空度相对平顶型叶片提升5.26%,其他各流量点真空度及效率也略有提升;凹槽型间隙除在凹槽内产生凹槽涡及凹槽角涡外,在叶片压力面叶顶处角涡及叶片吸力面后方的泄漏涡结构与叶片平顶型间隙基本相似.轴向叶顶压力面附近角涡及吸力面后方的泄漏涡强度由轮缘到轮毂逐渐增强,凹槽型轴向叶顶能够在一定程度上减弱角涡及泄漏涡量的分布;在气相分布区域,叶顶间隙泄漏涡强度明显高于液相分布区域.由于凹槽的缓冲作用,使得间隙内及叶片吸力面后方的泄漏流速、湍流强度及总压损失均有一定程度的减小,达到提升泵的吸入真空度和效率的目的.

摘要：本文从液环泵的基本原理入手,分析了两级液环泵几种结构型式方案的优缺点,为不同工况应用的两级液环泵结构型式方案设计提供参考。

摘要：针对液环泵机械密封的工况条件及故障原因,设计了一种新型可逆式平衡型双密封,并阐述了该密封结构的特点、设计要点及实际应用的良好效果。