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基于沟槽结构优化的轴流泵水力性能提升研究 被引量:2
1
作者 牟童 徐辉 +3 位作者 费照丹 冯建刚 丁哲 王东升 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期321-331,355,共12页
轴流泵在小流量工况下运行时,由于进流速度较低且存在壁面回流,会导致水力性能劣化,产生严重的机组振动,威胁泵站的安全稳定运行。沟槽流动控制技术是一种有效改善轴流泵水力性能的方法,其结构参数对水力性能的影响关系目前尚不明确。... 轴流泵在小流量工况下运行时,由于进流速度较低且存在壁面回流,会导致水力性能劣化,产生严重的机组振动,威胁泵站的安全稳定运行。沟槽流动控制技术是一种有效改善轴流泵水力性能的方法,其结构参数对水力性能的影响关系目前尚不明确。运用数值模拟方法,通过改变重要几何参数对沟槽结构进行了改型设计,研究轴流泵沟槽结构参数单因素及多因素变量对轴流泵深度失速工况下的水力性能影响,并运用响应曲面法对沟槽结构参数进行了优化设计。研究结果表明,沟槽尾部距离、沟槽深度和沟槽宽度3个参数中,沟槽尾部距离对轴流泵水力性能和内部流场的影响最明显,轴流泵沟槽关键几何参数最优参数组合为:沟槽深度h为0.022倍叶轮直径;槽宽W为0.088倍叶轮直径;沟槽尾部距离L2为0.106倍叶轮直径。研究结果可为沟槽流动控制技术在轴流泵装置设计和运行提供有效支撑。 展开更多
关键词 轴流泵 水力性能 沟槽流动控制 优化设计
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基于熵产的轴流泵内能量耗散特性分析 被引量:1
2
作者 沈思敏 黄本胜 +7 位作者 钱忠东 刘树锋 杨晨 黄思 王晓蕾 关帅 林钟华 杨举 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第8期149-161,共13页
【目的】轴流泵在防洪排涝、农田灌溉等领域发挥着重要作用,针对轴流泵部分荷载工况下泵内流动和能量耗散特性问题,【方法】以某轴流泵为研究对象,采用数值模拟结合熵产分析方法对80%、70%、65%和60%设计流量工况下轴流泵内流动、熵产... 【目的】轴流泵在防洪排涝、农田灌溉等领域发挥着重要作用,针对轴流泵部分荷载工况下泵内流动和能量耗散特性问题,【方法】以某轴流泵为研究对象,采用数值模拟结合熵产分析方法对80%、70%、65%和60%设计流量工况下轴流泵内流动、熵产分布和能量耗散特性进行了定量分析研究。【结果】结果显示:研究所采用的数值模拟计算泵外特性结果与试验结果吻合良好,曲线趋势一致,说明研究采用的数值模型和网格进行仿真计算是合理可靠的。轴流泵内能量耗散从大到小依次为叶轮、导叶、导叶轮毂、60°。弯管、出口管、进口管和导水锥,其中叶轮和导叶两部件熵产加和占比最高可达75.93%,且主要是由脉动速度引起的湍流耗散。随流量减小,叶轮和导叶区熵产增大,叶轮熵产占比增大,特别是叶轮轮缘附近增大明显。【结论】结果表明:叶轮内高熵产区集中在叶片吸力面侧前缘、轮缘和尾缘附近,从叶片吸力侧前缘向叶片尾缘延伸,在叶轮轮缘附近最大。叶轮内叶片前缘附近流动分离,吸力面侧回流涡和尾迹流是造成这些区域高熵产的主要因素。导叶内高熵产区集中在导叶叶片进口前缘、流道内和尾缘区附近,这是来流对叶片进口的流动冲击、流道涡及尾迹流所致。随流量减小,叶轮相同对应截面上吸力侧的湍流耗散增大,在靠近轮缘间隙处尤为明显。这是小流量下叶轮吸力面附近产生更多的流动分离和旋涡所致。随流量减小,导叶内的湍流耗散有所增大,这是由于小流量下流体对导叶叶片进口前缘的流动冲击、流道涡和尾迹流有所增加。该研究成果可为轴流泵内能量耗散特性研究及水力优化设计提供参考。 展开更多
关键词 轴流泵 数值模拟 熵产 能量耗散 脉动熵产分布
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不同叶顶间隙下进口含气率对混输泵做功性能的影响 被引量:2
3
作者 肖业祥 刘洁 +2 位作者 李海军 陶思佳 史广泰 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第3期217-223,共7页
为研究不同叶顶间隙下进口含气率对多相混输泵流道内能量转换规律的影响,应用ANSYS CFX软件对多相混输泵内气液两相流动进行数值模拟,并分析混输泵内动扬程、静扬程、功率变化以及各截面能量密度的分布规律,揭示同时考虑叶顶间隙和含气... 为研究不同叶顶间隙下进口含气率对多相混输泵流道内能量转换规律的影响,应用ANSYS CFX软件对多相混输泵内气液两相流动进行数值模拟,并分析混输泵内动扬程、静扬程、功率变化以及各截面能量密度的分布规律,揭示同时考虑叶顶间隙和含气率下多相混输泵内的能量转换特性.研究结果表明:叶顶间隙的增大对混输泵叶轮做功性能影响极大,当轴向系数为0.4时,混输泵在叶顶间隙为1.0,1.5 mm下分别呈现出动扬程极大值约为5,6 m;含气率的增大使得叶轮后半段静扬程逐渐减小,叶轮增压性能降低,其中在叶轮出口静扬程降低最明显,最大下降幅度高达10.02%;随着含气率的增大,叶轮流道内的静功率和总功率均有一定提升,叶顶间隙及含气率的增大都使得流道中部功率密度较大的区域面积产生明显的增大.研究结果可为精确预测混输泵的做功性能提供一定参考. 展开更多
关键词 多相混输泵 叶顶间隙 进口含气率 做功性能 扬程
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质量信息框架在制造业的应用与研究 被引量:1
4
作者 楚峻溢 张祥春 +3 位作者 任占勇 曾照洋 彭文胜 王四宝 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第6期96-107,共12页
质量信息框架(quality information framework,QIF)是一种用于制造业的标准化数据模型,能够在制造过程中确保质量数据的无缝集成和互操作性。首先,详细阐述了QIF的定义、理论基础和组成结构。其次,基于数据、信息、知识、智慧(data,info... 质量信息框架(quality information framework,QIF)是一种用于制造业的标准化数据模型,能够在制造过程中确保质量数据的无缝集成和互操作性。首先,详细阐述了QIF的定义、理论基础和组成结构。其次,基于数据、信息、知识、智慧(data,information,knowledge,wisdom,DIKW)模型分析了QIF在制造业中的应用现状,特别关注了数据对齐、语义扩展、预测与决策、全生命周期管理等4个应用场景。再次,对不同的QIF应用方法进行综合讨论,分析了其在实际制造环境中的适用性与应用潜力。最后,对QIF未来发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 质量信息框架 产品生命周期管理 数字线程 智能制造 DIKW
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不同叶顶间隙条件下斜式轴流泵空化流动与能量性能研究
5
作者 费照丹 徐辉 +3 位作者 牟童 冯建刚 郑源 陈曜辉 《农业机械学报》 北大核心 2025年第4期293-302,334,共11页
叶顶间隙不可避免地存在于轴流泵的叶轮室内,其所诱导产生的叶顶间隙泄漏涡及其空化流动极易造成扬程效率等关键性能参数的降低,并伴随振动、噪声等不良现象的增强,严重影响轴流泵的安全稳定高效运行,甚至造成水泵装置的损坏。为了研究... 叶顶间隙不可避免地存在于轴流泵的叶轮室内,其所诱导产生的叶顶间隙泄漏涡及其空化流动极易造成扬程效率等关键性能参数的降低,并伴随振动、噪声等不良现象的增强,严重影响轴流泵的安全稳定高效运行,甚至造成水泵装置的损坏。为了研究叶顶间隙对水泵装置空化流动特性的影响,基于计算流体力学采用SST-CC模型结合ZGB空化模型对某倾斜安装的轴流泵(斜式轴流泵)开展数值研究,叶顶间隙尺寸选取小(δ/R=0.0010)、中(δ/R=0.0033)、大(δ/R=0.0067)以及无叶顶间隙4个方案,分析空化与水泵能量性能的相互作用关系。结果表明:叶顶间隙可降低斜式轴流泵的能量性能,所产生的能量损失与叶顶间隙尺寸呈正相关。空化流态方面,小叶顶间隙方案与无叶顶间隙方案相差较小,空化形态主要呈现为叶面空化;但是在中、大叶顶间隙方案中可见明显的片状空化,其与叶面空化相融合,最终形成楔形空化区。通过叶轮吸力面的流态和边界涡量流分布得知,空化导致叶轮吸力面产生水流汇聚,随后流向叶顶区域并导致流动分离;流动分离与叶轮尾流相互作用,并最终形成叶道涡。这种现象随着叶顶间隙尺寸的产生与增加呈现出更明显、更高程度的趋势。此外,针对叶顶间隙区域的三维流态分析表明,空化区域与叶顶间隙泄漏流区域高度重合,即片状空化为叶顶间隙泄漏流挟带空化气泡所形成。通过熵产理论分析表明,空化工况下斜式轴流泵能量性能下降的主要因素为叶道涡和叶顶间隙泄漏涡,两种涡的强度、影响范围及其造成的能量损失随着叶顶间隙尺寸的增加而增加。 展开更多
关键词 斜式轴流泵 空化 能量性能 流动特性 计算流体力学
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喷水推进泵空化诱导压力脉动特性的试验研究
6
作者 龚波 张正川 +4 位作者 尹俊连 冯超 李宁 许锐 王德忠 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第1期148-156,共9页
为探讨喷水推进泵内空化流动结构演变对压力脉动特性的影响,本文结合高速摄像和压力脉动同步测量展开了试验研究。结果表明:随着空化条件加剧,叶顶出现了泄漏涡核空化、剪切层旋涡空化、叶顶吸力侧片状空化和云状空化等复杂空化流动结构... 为探讨喷水推进泵内空化流动结构演变对压力脉动特性的影响,本文结合高速摄像和压力脉动同步测量展开了试验研究。结果表明:随着空化条件加剧,叶顶出现了泄漏涡核空化、剪切层旋涡空化、叶顶吸力侧片状空化和云状空化等复杂空化流动结构;叶顶低压区随着空化区域增大而增大;在泄漏流夹带下空化云不断翻滚,增加了空化云的不稳定性;空化云尺度随空化条件加剧而增大。大尺度空化云会导致强烈的压力脉动。空化区边缘的空泡破碎会带来压力冲击成份。压力脉动主频是叶频,次主频是二倍叶频。主频和次主频幅值在片状空化时小幅增长,在云状空化时大幅增大。垂直空化涡发展会导致叶片前缘附近压力面压力和局部压差下降,这是泵性能断裂的重要原因。 展开更多
关键词 喷水推进混流泵 空化流动结构 高速摄像 叶顶泄漏涡 云状空化 压力脉动 时域分析 频谱特征
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轴流泵端壁射流多目标优化及扩稳机理研究
7
作者 王维 窦凡 +3 位作者 醋婷婷 卢金玲 冯建军 罗兴锜 《水动力学研究与进展(A辑)》 北大核心 2025年第2期317-326,共10页
为了探索可有效改善轴流泵驼峰特性的方法,该文通过全通道数值模拟开展了轴流泵端壁射流的优化及机理研究,以轴流泵扬程变化量和效率变化量为优化目标,以周向覆盖比、射流角度、射流位置和射流速度为优化变量。该文基于Kriging代理模型... 为了探索可有效改善轴流泵驼峰特性的方法,该文通过全通道数值模拟开展了轴流泵端壁射流的优化及机理研究,以轴流泵扬程变化量和效率变化量为优化目标,以周向覆盖比、射流角度、射流位置和射流速度为优化变量。该文基于Kriging代理模型建立了优化目标与变量之间的响应关系,并采用NSGA-II遗传算法进行多目标寻优。研究结果表明:端壁射流能够有效改善轴流泵的驼峰现象,在最优射流参数下,轴流泵驼峰区消失,驼峰区扬程提升94%,设计工况效率提升4.42%。机理分析表明:端壁射流结构可通过高速射流抑制叶顶泄漏涡的形成和发展,消除驼峰区的叶顶堵塞,从而拓宽了轴流泵的稳定运行范围;端壁射流降低了叶顶回流等不稳定流动引起的压力脉动,显著提升了轴流泵的运行稳定性。该研究可为采用主动控制方式实现轴流泵扩稳提供参考。 展开更多
关键词 轴流泵 扩稳 遗传算法 端壁射流 压力脉动
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负扬程工况下双向流道泵装置运转特性
8
作者 高语涵 刘红伟 +3 位作者 陈运杰 张瑾 李亚林 李彦军 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第1期187-194,共8页
为探究负扬程工况下双向流道轴流泵装置的运转特性,以太湖流域地区某一泵站所应用的双向流道轴流泵装置模型作为分析实例,采用SST(shear stress transfer)k-ω湍流模型对双向流道轴流泵装置的全流道进行非定常计算和流固耦合模拟,运用... 为探究负扬程工况下双向流道轴流泵装置的运转特性,以太湖流域地区某一泵站所应用的双向流道轴流泵装置模型作为分析实例,采用SST(shear stress transfer)k-ω湍流模型对双向流道轴流泵装置的全流道进行非定常计算和流固耦合模拟,运用数值模拟的方法得到水力特性,并与实验结果进行对照分析,以此评估模拟方法的准确性。研究发现,在负扬程工况下,叶轮相当于泵装置中的制动装置。叶片表面的压力分布不均,与设计工况下的水泵运行压力分布差异较大,水流在叶端产生流动分离,导致压力面与吸力面的流速几近对称,叶轮内部的总体流速较为平均,决定叶片和导叶衔接部分涡量分布的核心因素是叶片数;轴向力随着流量增加而减少,呈负增长趋势;此推动力的量值甚至可能转变为负值;叶片的最大变形点位于叶片前段与轮缘相交的夹角上。该成果揭示了在负扬程工况下双向流道轴流泵的运行特点,对泵站系统的优化规划及安全性监测提供一定参考。 展开更多
关键词 双向流道 轴流泵 负扬程工况 水力性能 流固耦合
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出口扩散段直径对双向流道泵装置水力性能的影响
9
作者 陶贤明 刘红伟 +3 位作者 陈运杰 张瑾 李彦军 李亚林 《人民长江》 北大核心 2025年第4期162-168,185,共8页
为提升大型低扬程双向流道泵装置水力性能,基于流道出口扩散段椭圆型廓设计,结合SST k-ω湍流模型,探讨出口扩散段直径对双向流道泵装置水力性能的影响。通过分别调整出水流道喇叭管的最大直径D_(1)、导水锥的最大直径D_(2),以及同时调... 为提升大型低扬程双向流道泵装置水力性能,基于流道出口扩散段椭圆型廓设计,结合SST k-ω湍流模型,探讨出口扩散段直径对双向流道泵装置水力性能的影响。通过分别调整出水流道喇叭管的最大直径D_(1)、导水锥的最大直径D_(2),以及同时调整两者,对比了不同直径方案下出水流道的流速均匀度、水力损失及动能回收率等指标的分布规律,并结合熵产理论,揭示了出口扩散段整体直径对双向流道泵装置水力性能的影响规律。研究结果表明:当仅增加喇叭管最大直径D_(1)时,泵装置最高效率出现先增大后减小的趋势,在喇叭管最大直径D_(1)=2.09D_(0)(D_(0)为叶轮直径)时,泵装置效率最高,出水流道水力损失相对初始方案减小了1 cm;当仅增加导水锥最大直径D_(2)时,出水流道水力损失先减小后增大,在导水锥最大直径D_(2)=2.09D_(0)时出水流道的水力损失最小;当喇叭管与导水锥最大直径D_(1)和D_(2)同时增加时,泵装置最高效率逐渐提高,在最大整体直径D_(1)与D_(2)均为2.28D_(0)时获得最高效率值,出水流道水力损失相对初始方案减小了1.8 cm。研究结果可为双向流道泵装置的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 出口扩散段 喇叭管 导水锥 双向流道泵 水力性能
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槽型结构对液氧涡轮泵液封轮性能的影响
10
作者 钟磊 许开富 +3 位作者 王凯 项乐 吴登昊 王晓晖 《流体机械》 北大核心 2025年第7期69-78,共10页
为了提高液封轮的气液界面稳定性和低温空化特性,分析了不同槽型结构对液氧涡轮泵首级液封轮密封性能和低温空化特性的影响。结果表明,液封轮密封性能受槽型/叶片结构、流道导向设计(径向/后倾/后弯)及构型(叶片式/流道式)共同影响。径... 为了提高液封轮的气液界面稳定性和低温空化特性,分析了不同槽型结构对液氧涡轮泵首级液封轮密封性能和低温空化特性的影响。结果表明,液封轮密封性能受槽型/叶片结构、流道导向设计(径向/后倾/后弯)及构型(叶片式/流道式)共同影响。径向叶片结构在实现低泄漏和低温升方面优势突出,是大多数工况的优选。较径向流道结构,径向叶片结构泄漏量降低96.3%,轴功率增加14.8%,封压功率比下降2%。后倾/后弯叶片结构通过优化导流,显著提升气液界面稳定性,是追求稳定性的首选。后倾/后弯结构的槽外间隙中形成回流涡旋,较径向流道结构,轴功率分别增加约14.8%和25.0%,流道式结构(尤其后倾式)在高转速下可作为替代方案。研究结果可为液氧涡轮泵液封轮的设计提供参考。 展开更多
关键词 液封轮 液氧涡轮泵 槽型结构 密封性能 低温空化特性
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基于端壁射流的轴流泵扩稳试验研究
11
作者 王维 郜世春 +2 位作者 田晋豪 卢金玲 罗兴锜 《农业工程学报》 北大核心 2025年第19期118-126,共9页
为探索可有效抑制轴流泵失速的流动控制方法,该研究针对某轴流泵开展了稳态端壁射流和脉冲端壁射流的试验研究,分析了射流量、喷嘴数量和脉冲射流频率对轴流泵性能的影响规律,并结合压力脉动测试揭示了端壁射流提高轴流泵稳定性的机理... 为探索可有效抑制轴流泵失速的流动控制方法,该研究针对某轴流泵开展了稳态端壁射流和脉冲端壁射流的试验研究,分析了射流量、喷嘴数量和脉冲射流频率对轴流泵性能的影响规律,并结合压力脉动测试揭示了端壁射流提高轴流泵稳定性的机理。研究结果表明,端壁射流通过有效抑制/消除轴流泵的旋转失速起到大幅提升轴流泵稳定性的作用,射流量、喷嘴数量和脉冲射流频率对轴流泵性能具有较大影响。在稳态射流作用下,轴流泵的失速裕度随着射流量和喷嘴数量的增加而增大,存在最优的射流量和喷嘴数量参数使轴流泵设计点效率最高。相比于稳态射流,脉冲射流可使用稳态端壁射流50%的射流量起到起到更大的扩稳效果,同时进一步提高轴流泵的设计点效率;在本文研究范围内,脉冲射流的扩稳效果随射流频率的增加而增大,当射流频率为0.50 Hz时,脉冲射流使用4.2%的射流量将轴流泵失速裕度提高53.9%,设计点效率提升3.52%。端壁射流在不降低轴流泵设计点效率的同时可大幅提高轴流泵的运行稳定性,可成为保障轴流泵高效、稳定运行的关键技术手段。 展开更多
关键词 轴流泵 失速 端壁射流 试验研究 稳定性
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进口导叶叶片数对轴流泵小流量工况的性能影响研究
12
作者 张桂彬 宋希杰 +4 位作者 汤方平 刘海宇 段文勇 王聪 李子琪 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第10期187-194,共8页
为探究不同进口导叶叶片数对轴流泵装置小流量工况不稳定运行的抑制规律,采用雷诺时均N-S方程和SST k-ω湍流模型进行三维定常计算,选择不同叶片数的进口导叶方案进行对比分析。结果表明:大流量和设计流量工况下,进口导叶会小幅度增加... 为探究不同进口导叶叶片数对轴流泵装置小流量工况不稳定运行的抑制规律,采用雷诺时均N-S方程和SST k-ω湍流模型进行三维定常计算,选择不同叶片数的进口导叶方案进行对比分析。结果表明:大流量和设计流量工况下,进口导叶会小幅度增加轴流泵进水流道段的水力损失,对轴流泵的扬程和效率影响较小;小流量工况下,无进口导叶的轴流泵装置,进水流道段会出现流动回流和大范围回流漩涡,造成进水流道堵塞,产生能量损失。进口导叶会使泵进水流道的水力损失显著降低,同时泵的扬程和效率均有较大提高,其中5张进口导叶叶片数对轴流泵的扬程和效率提升效果最明显;随着流量的减小,进口导叶的设置使轴流泵进口流场的回流被抑制,预旋作用被削弱,同时泵进水流道内的流态紊乱程度得到改善,能够有效改善小流量工况下的流动不稳定现象。 展开更多
关键词 轴流泵 进口导叶 数值模拟 模型试验
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基于二阶统计量的推进泵空化激振源辨识
13
作者 赵国寿 曹琳琳 吴大转 《振动与冲击》 北大核心 2025年第5期88-96,175,共10页
空化引起的载荷脉动是泵振动的主要根源,其激振源的辨识对于泵振动控制至关重要。针对某前置导叶非均匀尾流干扰引起的泵叶片空化开展了水洞试验与数值模拟研究,提出了基于二阶统计量的激振源辨识方法,该方法将具有物理因果关系的叶片... 空化引起的载荷脉动是泵振动的主要根源,其激振源的辨识对于泵振动控制至关重要。针对某前置导叶非均匀尾流干扰引起的泵叶片空化开展了水洞试验与数值模拟研究,提出了基于二阶统计量的激振源辨识方法,该方法将具有物理因果关系的叶片载荷分布与整体受力相关联,结合模态分解可以有效揭示具有主导能量贡献度的泵叶片空化激振的载荷分布。结果表明,来流冲角时空特性对叶片空化发展和分布起主要的调控作用。带幅值的相关性模态能够表征能量贡献度,无量纲的相关性系数模态能够表征变量相似性。空化时,基于二阶统计量的激振源辨识发现整体叶片中部至根部均对推力脉动有较大贡献,受低频主导,而一阶统计量仅能提取前缘空化自身诱发的载荷脉动。 展开更多
关键词 泵空化 非均匀来流 相关性 模态分解
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基于流固耦合仿真的变压器离心风机叶片断裂故障分析 被引量:3
14
作者 吴欣烨 虞晓巍 +4 位作者 胡敏 宋俊杰 姜仕伟 江泓 靳帅龙 《水动力学研究与进展(A辑)》 北大核心 2025年第1期52-60,共9页
风机是日常生活和工业生产中最常见的机械设备,在各个领域发挥着重要作用,被誉为国民经济的“呼吸系统”。根据气体流动的方向,可以将风机分为离心式和轴流式两种,其中应用更广泛的是离心式风机,其在电力系统中常被用来输送六氟化硫气... 风机是日常生活和工业生产中最常见的机械设备,在各个领域发挥着重要作用,被誉为国民经济的“呼吸系统”。根据气体流动的方向,可以将风机分为离心式和轴流式两种,其中应用更广泛的是离心式风机,其在电力系统中常被用来输送六氟化硫气体。然而随着设备使用年限的增加,不可避免地会产生各类机械故障,其中叶片断裂是最常见且最严重的故障之一。该文通过流固耦合模拟,分析叶片受力情况,对比叶片材料强度,研究叶片断裂的原因及机理,发现叶片发生了超高周疲劳破坏,并提出了合理的建议。 展开更多
关键词 离心风机 叶片断裂 流固耦合 超高周疲劳破坏
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铅冷快堆轴流式核主泵转子有限元分析
15
作者 杨从新 段嘉伟 +1 位作者 郭艳磊 吕天智 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第12期1196-1204,共9页
为研究轴流式核主泵在输送铅铋介质时转子系统结构静力学与动力学的变化规律,通过单向流固耦合方法计算转子系统在较大预应力条件下叶片的变形、等效应力以及预应力对转子系统的固有频率、临界转速、模态振型的影响.结果表明:转子系统在... 为研究轴流式核主泵在输送铅铋介质时转子系统结构静力学与动力学的变化规律,通过单向流固耦合方法计算转子系统在较大预应力条件下叶片的变形、等效应力以及预应力对转子系统的固有频率、临界转速、模态振型的影响.结果表明:转子系统在3种不同工况的预应力下叶轮变形趋势相同,从轮毂到轮缘变形量逐渐增大,最大值均出现在进口边轮缘处,且周向变形为主要变形;叶片吸力面的等效应力大于压力面,且随着流量增大,叶片的等效应力逐渐减小,相同工况下,叶片等效应力由轮缘向轮毂方向逐渐增大,最大值出现在叶片进口边轮毂侧的位置;施加较大预应力后,固有频率整体上呈下降趋势,但变化程度较小;临界转速与固有频率变化规律相似;有无预应力对转子系统的各阶模态振型及振幅影响较小.研究结果可为输送以铅铋为代表的液态重金属介质核主泵的水力及结构优化设计提供一定的参考. 展开更多
关键词 轴流泵 铅铋介质 转子系统 流固耦合 应力变形
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具有隐含概率条件的磁力泵机组健康状况评估 被引量:1
16
作者 操瑞嘉 廖生温 +2 位作者 操松林 邱宁 凤金泉 《机电工程》 北大核心 2025年第1期11-22,共12页
为了解决磁力泵在智能诊断过程中因缺乏概率条件不能评估磁力泵机组的健康状况,以及调控过程不可知的问题,以磁力泵为研究对象,对它的振动信号进行了研究,提出了一种基于Baum-Welch的磁力泵机组健康诊断机制。首先,利用小波包技术与K均... 为了解决磁力泵在智能诊断过程中因缺乏概率条件不能评估磁力泵机组的健康状况,以及调控过程不可知的问题,以磁力泵为研究对象,对它的振动信号进行了研究,提出了一种基于Baum-Welch的磁力泵机组健康诊断机制。首先,利用小波包技术与K均值聚类分析,对采集的振动信号进行了滤波和分类,实现了对磁力泵机组在某一时刻运行状态进行分类的目的;其次,根据识别得到的状态序列,使用Baum-Welch算法得到了磁力泵在一段运行时间内可能存在的隐含概率组合;最终,根据概率序列的计算结果,达到了评估磁力泵机组健康状况的目的,应用某磁力泵机组在不同健康条件下的空化和非空化状态数据,对其健康诊断机制进行了验证。研究结果表明:使用小波包分解算法提取的第9层第12组子频带信号对空化和非空化状态最大的识别率为100%,因而该组信号可用于特征状态的识别;提取的均方根、方差、标准差、绝对均值特征在对空化状态分类时,最小的重复率为0,因而这四个特征可用于工作状态的自动分类;经Baum-Welch算法估测得到的健康机组和衰退机组的非空化状态收敛概率分别为95.43%和90.2%,与历史统计值95.40%和91.11%基本一致,完全可用于磁力泵机组运行健康状况的评估。该研究结果可为具有隐含概率条件的磁力泵机组运行健康状态评估提供技术支撑。 展开更多
关键词 磁力泵 离心泵 智能诊断 隐含概率 振动信号 Baum-Welch算法 健康诊断机制
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不同载荷分布形式对轴流泵性能影响研究 被引量:1
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作者 陈颖俊 戴秋萍 +2 位作者 邓彬彬 施江峰 王梦成 《人民长江》 北大核心 2025年第3期172-177,183,共7页
针对轴流泵的设计优化开展研究有利于其综合性能的进一步提升。以一轴流泵模型为研究对象,在实验验证数值模拟准确性的基础上,采用反问题设计,通过修改轮毂和轮缘处载荷分布形式,设计了前载、中载和后载3种典型载荷分布形式的轴流泵叶轮... 针对轴流泵的设计优化开展研究有利于其综合性能的进一步提升。以一轴流泵模型为研究对象,在实验验证数值模拟准确性的基础上,采用反问题设计,通过修改轮毂和轮缘处载荷分布形式,设计了前载、中载和后载3种典型载荷分布形式的轴流泵叶轮,并对比分析了不同载荷分布形式对轴流泵性能的影响。结果表明:控制载荷分布可有效控制叶片表面最大压差位置;轮毂与轮缘处后载有利于小流量和设计流量工况下泵段效率的提升,前载可有效改善泵段性能(效率和扬程)在大流量工况下迅速下降的缺点,中载可使泵段获得较为均衡的性能;设计工况下,前载、中载和后载轴流泵模型的效率分别为79.28%,79.76%和82.92%。内流分析表明叶片工作面中后部二次流及叶轮出口处回流的抑制是后载模型在小流量和设计流量工况下性能改善的根本原因,而大流量工况下导叶内流态的改善是前载模型性能提高的主要原因。研究成果可为轴流泵叶轮的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 轴流泵叶轮 反问题设计 载荷分布 能量特性 内流特性
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周向槽机匣处理对轴流泵空化特性的影响
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作者 童志庭 路祥宾 +2 位作者 苏宏冉 张功元 张月 《流体机械》 北大核心 2025年第10期111-118,共8页
为了抑制低扬程潜水轴流泵运行过程中的空化问题,将压气机周向槽机匣处理扩稳方法,拓展应用于轴流泵,设计了7种机匣处理的方案,基于SST k-ε湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,通过定常数值模拟,分别从周向槽的安装位置、槽宽和槽... 为了抑制低扬程潜水轴流泵运行过程中的空化问题,将压气机周向槽机匣处理扩稳方法,拓展应用于轴流泵,设计了7种机匣处理的方案,基于SST k-ε湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,通过定常数值模拟,分别从周向槽的安装位置、槽宽和槽深3个方面,研究对轴流泵空化性能的影响。结果表明,空化现象是由叶顶泄漏流逸出形成的低气压区域造成;安装周向槽后,轴流泵扬程存在一定损失,安装位置对轴流泵空化影响最大;相较光壁机匣,周向槽位于轴向弦长10%位置时空化提前发生,位于叶顶轴向弦长前缘45%位置时抗空化性能最好,必需汽蚀余量降低2.9%;3组不同宽度的周向槽对比发现,随着周向槽宽度的增加,泵的抗空化性能越好,必需汽蚀余量最高降低4.01%,但扬程损失也在增加;3种不同高度的周向槽均使必需汽蚀余量降低了2.9%,表明周向槽高度对空化性能的影响较小。研究结果可为水泵空化现象的抑制提供理论依据。 展开更多
关键词 轴流泵 机匣处理 数值模拟 叶顶泄漏流 空化性能
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基于VMD和DCCA的轴流泵空化压力脉动及振动关联特性试验研究
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作者 邰耿 沈熙 +5 位作者 张德胜 许彬 王征 倪陈 刘西平 孟庆辉 《振动与冲击》 北大核心 2025年第23期65-78,共14页
轴流泵因叶顶间隙的存在,常引发复杂的叶顶泄漏涡空化,导致流道堵塞及水力激振与噪声,显著降低泵的运行效率和稳定性。为研究空化对轴流泵叶顶区压力脉动及振动的影响,通过不同空化状态的叶顶区压力脉动、振动数据及空化图像采集,基于... 轴流泵因叶顶间隙的存在,常引发复杂的叶顶泄漏涡空化,导致流道堵塞及水力激振与噪声,显著降低泵的运行效率和稳定性。为研究空化对轴流泵叶顶区压力脉动及振动的影响,通过不同空化状态的叶顶区压力脉动、振动数据及空化图像采集,基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)方法,优化分解层数与惩罚系数的组合,对压力脉动和振动信号进行分解并研究频域信号特征,采用去趋势互相关分析法(detrended cross-correlation analysis,DCCA)对分解后各本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量的相关性进行分析。结果表明:随着空化数的降低,轴流泵叶顶区压力脉动的模态分量中心频率向高频迁移,振动信号的模态分量频率幅值显著增加,且振动信号与压力脉动信号的高频模态分量相关性增强。研究结果为轴流泵机组空化状态的精确评估提供了理论参考。 展开更多
关键词 轴流泵 空化 压力脉动 振动 相关性
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高速气液混输增压泵设计及可视化测试研究
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作者 董栋 李晓俊 +3 位作者 虞瑞荣 谢功耋 李晓多 叶张益 《流体机械》 北大核心 2025年第10期1-9,共9页
针对常规离心泵在高含气混输工况下性能失效问题,设计了一种覆盖常规离心泵性能参数的高速气液混输增压泵,维持泡状入流并通过可视化测试,分析其在变工况下的性能与内部流动特性。结果表明,该泵在额定工况下可输送进口气体体积分数为55... 针对常规离心泵在高含气混输工况下性能失效问题,设计了一种覆盖常规离心泵性能参数的高速气液混输增压泵,维持泡状入流并通过可视化测试,分析其在变工况下的性能与内部流动特性。结果表明,该泵在额定工况下可输送进口气体体积分数为55%的混合介质;随着进口气体体积分数的升高,泵扬程系数呈非线性下降趋势,入口流型逐步由泡状流Ⅰ转变为泡状流Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,当流型发展至泡状流Ⅲ时,泵性能损失和入口流型转变延缓幅度最大;提高转速,入口流型转变延缓率最高可达6.65%,并增强泵的抗气体掺混能力;小液相流量有助于在高进口气体体积分数条件下减缓性能下降,而增加液相流量则加剧了泵内气液分离;降低液相流量,入口流型转变延缓率最高可达7.04%。研究可为气液混输增压泵的优化设计及高效运行提供理论支持。 展开更多
关键词 气液混输增压泵 进口气体体积分数 入口流型转变 气泡演化 可视化测试
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