摘要：为研究泵腔径向间隙对泵腔内部流场的影响,更好地优化多级泵水力性能,选取某悬臂式多级离心泵为研究对象,应用计算流体力学(CFD)与试验相结合的方法对泵腔内部流场进行研究.k-ε湍流模型下的数值计算结果与多级泵外特性试验值吻合较好,说明应用数值计算对泵腔内部流场进行分析是可靠的.设计3种泵腔间隙方案,对比分析了泵腔内部切向速度分布及压力脉动情况.结果表明:随着测速点位置半径的减小,前泵腔切向速度逐渐增大,且液体旋转速度会超出叶轮旋转速度,而后泵腔中切向速度总体呈现逐渐减小的趋势;泵腔间隙区域及叶轮出口处压力脉动主要集中在0~1680Hz范围内,压力脉动主频均出现在1倍导叶叶频处,主频脉动幅值由首级向末级逐级递减;泵腔间隙区域压力脉动也受到叶轮叶片数的影响,次主频出现在1倍叶轮叶频处,且在其他叶频倍频处均发生压力脉动现象.

摘要：提出了一种射流泵装置性能预测方法,并进行了试验验证.以射流泵试验所得射流泵的流量比与压力比曲线,以及离心泵的流量扬程曲线作为预测初始条件,通过射流泵装置2种吸上高度4.5和9.0 m的性能试验,比较各流量比时装置工况点试验值与预测值精度,发现数值解法整体误差较小,能更好地反映射流泵扬程随流量比变化的情况,但与试验值相比仍存在误差且个别工况点误差较大,需进一步修正.引入预测值与试验值的比值作为修正系数,通过Plackett-Burman试验设计,从吸上高度、面积比、喷嘴直径、流量比、喉嘴距、喉管长径比、泵转速等因子中筛选出对射流泵扬程影响效应显著的面积比及流量比作为修正公式的关键参数,利用遗传算法和公式自动搜索拟合,得到射流泵扬程的计算公式,且相关系数超过0.99.通过与射流泵装置在吸上高度为3.5和8.0 m的试验结果比较,表明预测方法具有较高的可信度.

摘要：为简化叶片泵设计,基于开源Python编程语言、图形化语言编程软件LabVIEW和ANSYS Workbench平台,开发了适用于叶片泵的性能优化设计平台.采用LabVIEW软件搭建图形化用户界面,实现了优化变量设置、优化方法设置和结果反馈等功能.应用Python语言编写叶片设计和优化程序,集成了试验设计、近似模型和智能优化算法3类优化方法.通过LabVIEW内置Python节点调用Python程序执行ANSYS Workbench脚本文件,调用BladeGen,TurboGrid及CFX模块,实现了叶轮的三维设计、网格划分和数值模拟自动化运行,同时实现了异常数值计算的自动关闭以及优化结果在联网条件下的传输.以离心泵叶轮为例,优化方法选用智能优化算法,采用粒子群算法进行了自动优化设计,在无人工干预的情况下,耗时8 h进行13次迭代后效率达到全局最优,显著提高了叶轮效率.该平台在实际应用中大幅度提高了叶片泵优化设计效率,降低优化设计难度,显著缩短了叶轮水力设计周期.

摘要：为提高透平式能量回收一体机的水力性能,采用RBF神经网络、NSGA-Ⅱ遗传算法和数值模拟集成的设计方法,对高压泵进行多工况优化设计.以高压泵三工况点的加权平均效率为优化目标,设计工况点下的扬程为约束条件,结合Plackett-Burman筛选试验,将进口安放角、出口安放角、叶片出口宽度及叶片包角作为优化变量,采用最优拉丁超立方设计试验空间,基于Isight多学科优化平台,通过编写批处理命令集成CFturbo,ICEM,CFX,搭建智能水力优化平台,实现高压泵的CFD自动预报.基于数值模拟结果,利用RBF神经网络建立目标函数与几何参数之间的非线性关系,并运用NSGA-Ⅱ算法对该模型寻优.研究结果表明:RBF神经网络模型能够准确预测高压泵效率以及扬程与设计变量之间的关系;优化后高压泵与初始方案相比,3个工况点加权平均效率提高了3.38%,在0.8 Q_(d),1.0 Q_(d)和1.2 Q_(d)工况下效率分别提高了2.21%,3.59%和4.23%;优化后叶轮在设计工况点附近轴功率略有减小;对比优化前后叶轮的流场分布,优化后的叶轮进口低速区减小,内部速度梯度分布更加均匀,流场得到明显改善,能量耗散减小.研究结果可为高压泵多工况水力优化设计提供一定理论依据.

摘要：为了提高高扬程导叶式混流泵的扬程和效率,选择叶轮叶片进、出口安放角、包角和叶轮外径这4个因素,每个因素取4个水平,利用正交设计软件SPSS进行正交试验方案的设计,应用CFD软件ANSYS CFX对设计的16副叶轮进行三维数值模拟,利用极差分析的方法分析得到各因素对扬程和效率的影响程度,进而得到最优组合方案,最后对比分析原始模型与优化模型的内部流动情况,验证优选方案的可行性.结果表明:叶轮叶片出口安放角对扬程影响程度最大,叶片包角对效率影响程度最大.在设计流量下,兼顾扬程和效率所选出的最优方案扬程和效率均有所提高,泵段内水流流态较好,压力分布均匀,达到优化设计的目的.因此,基于正交试验的高扬程混流泵优化可行,优化方案的参数搭配能够有效地减小高扬程混流泵的水力损失,提高其水力性能,并改善其内部流动.

摘要：为了研究海水淡化高压泵水润滑轴承半径间隙对转子系统稳定性的影响,设计了3种不同半径间隙的水润滑轴承,采用数值模拟和试验研究相结合的方法,对不同半径间隙时的干、湿转子轴心轨迹进行研究.结果表明:随着轴承半径间隙的增大,干转子的涡动中心明显向X,Y轴负方向漂移,而湿转子由于系统的阻尼增大涡动中心变化不明显;湿转子的涡动振幅明显大于干转子的;数值计算的结果与试验结果基本吻合,在轴承间隙较大时,干转子系统稳定性较差,半径间隙为0.1mm时,润滑效果最好.研究结果可为海水淡化高压泵水润滑轴承参数的优化设计提供必要的参考依据.

摘要：基于CFX数值模拟技术,对射流脉冲三通的内部结构进行设计.首先通过控制变量法,得到了射流三通的稳定振荡区间,其中各关键结构参数的设计范围分别为分流劈距20～45 mm,位差1.1～2.1 mm,侧壁倾角6°～16°.在该结构范围内进行4因素3水平正交试验设计,4组因素分别为位差比、侧壁倾角、劈距比、喷嘴深宽比,3组水平分别为脉冲频率、水头振幅和流量振幅,得到了各因素对性能指标的影响主次顺序和最优模型设计方案.对比优化模型与普通模型的脉冲效果,模拟结果表明优化模型的脉冲频率提高了0～2.5 Hz,水头振幅提高了0～20 kPa.对普通三通和射流三通的脉冲效果进行水力性能试验,其中射流三通的脉冲频率为2.0～4.0 Hz,比模拟结果偏小,水头振幅为17～53 kPa,比模拟结果偏大.与普通三通相比,不同压力条件下,射流三通的单侧出口流量均较大,说明射流三通能够提供稳定的脉冲水流.

摘要：将水药一体化技术应用于喷灌系统中,设计了一种新型水药一体化喷头.对喷头结构及工作原理进行分析,采用五因素四水平正交试验,研究在低压150 kPa和中压350 kPa下,喷头内流道结构对喷头流量、射程、喷洒净高度、喷洒均匀性系数等水力性能的影响规律,进而得到水药一体化喷头的最佳结构组合.研究结果表明:在同等条件下,增大喷头出口直径可有效提高喷头流量和喷洒均匀性系数;在相同喷头出口直径下,喷头喷洒净高度随流量的增大而增大,喷头导流孔和导流斜槽结构能有效影响喷头水力性能;影响喷头水力性能的结构因素依次为喷头出口直径、导流孔直径、导流斜槽数量、导流斜槽宽度、导流孔数量;喷头最优结构参数为喷头出口直径3.0 mm,导流孔3个,导流孔直径2.0 mm,导流斜槽3个,导流斜槽宽度0.8 mm.该结果可为水药一体化喷头的设计研制以及工程应用推广提供一定的理论数据.

摘要：为了解决当前卷盘式喷灌机所配套的喷灌车自动化水平较低的问题,设计了一种基于电动缸驱动的自动折叠喷洒臂,并在喷洒臂之间连接处设计了一种当喷洒臂完全展开时能够实现自密封的端面密封铰链.基于喷洒臂完全折叠时收拢于车架两侧,完全伸展时铰链左右铰合密封等特征建立各杆件参数约束方程,确定了喷洒臂的各杆件尺寸.通过矢量方程法对喷洒臂进行运动学分析,以电动杆推杆的转角、位移、速度、加速度为输入量,各杆件的角位移、角速度、角加速度为输出量,通过Simulink搭建喷洒臂的运动仿真框图并进行分析.结果表明:完全折叠时,喷管1与水平方向呈90°夹角;伸展过程中,各喷管运动平稳,且始终保持在水平直线方向;完全展开时,3个喷管转动90°,且各喷管铰接处完全闭合不发生水泄漏现象,说明设计具有一定的合理性.

摘要：为研究磁力泵磁力联轴器的传动性能影响因素,基于Ansoft-Maxwell软件对设计模型进行数值计算,定性分析模型在不同磁极对数和磁钢间隙时对磁转子传动性能的影响.以磁转矩与磁涡流损耗作为评价指标,分别设计4~26对不同排列方式的磁块,并对磁转子的磁场分布进行分析,求得不同磁极对数下磁转子的磁转矩峰值、磁涡流损耗平均值以及离套所受内外磁块的合力F的大小,得到设计模型在16对时磁转矩与磁涡损达到最佳值.以16对磁极对数磁转子为例,单一改变相邻磁钢间的间隙度数,分别从1°,2°,3°,4°共4种不同情况下,研究间隙大小对磁转矩与磁涡流损耗的影响规律,结果表明,增大磁钢间隙会导致磁转矩与磁涡流损耗有小幅度减小,但在间隙中间加入基体A3钢且保持其他条件不变时,会导致磁涡流损耗值增大1.2倍左右.研究的结果可为磁力泵磁转子参数化设计提供一定参考.