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基于熵产理论的叶顶间隙对混输泵能量损失的影响 被引量：1
1
作者 史广泰 孙国栋 吕文娟 《西华大学学报(自然科学版)》 2025年第3期12-18,共7页
叶顶间隙的存在使得多相混输泵能量损失较大。为研究叶顶间隙对混输泵能量损失的影响规律,基于熵产理论在不同叶顶间隙下对混输泵内的能量损失进行分析。研究发现:叶轮内湍流耗散率大于导叶内湍流耗散率,湍流耗散率在叶轮中部出现最大值... 叶顶间隙的存在使得多相混输泵能量损失较大。为研究叶顶间隙对混输泵能量损失的影响规律,基于熵产理论在不同叶顶间隙下对混输泵内的能量损失进行分析。研究发现:叶轮内湍流耗散率大于导叶内湍流耗散率,湍流耗散率在叶轮中部出现最大值;叶顶间隙增大对导叶出口湍流耗散有较为明显的抑制效果;叶顶间隙的增加会导致叶轮中间区域的熵产增大、能量损失增加,且熵产最大值逐渐向后移动;叶轮壁面高熵产分布主要位于叶片压力面、叶顶间隙、叶片进口前缘以及进口轮毂附近;叶顶间隙尺寸不是衡量叶顶间隙损失的唯一指标,间隙损失也不与尺寸呈线性关系,而是受到其他运行工况共同决定。 展开更多
关键词 多相混输泵 叶顶间隙 熵产理论 多相流 能量损失
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混流泵空化过程中气泡演化与压力脉动特性研究
2
作者 盛维高 杨旭 +3 位作者 姜睿 叶长亮 曹宝华 郑源 《水电能源科学》 北大核心 2025年第10期164-167,191,共5页
为了研究不同运行工况下混流泵装置内部空化流动特性,采用数值模拟的方法,基于SBES湍流模型和ZGB空化模型,分析了混流泵在不同流量工况下叶轮区内的空化气泡发展及叶轮进出口监测点处的压力脉动特性规律。结果表明,空化初期空化气泡分... 为了研究不同运行工况下混流泵装置内部空化流动特性,采用数值模拟的方法,基于SBES湍流模型和ZGB空化模型,分析了混流泵在不同流量工况下叶轮区内的空化气泡发展及叶轮进出口监测点处的压力脉动特性规律。结果表明,空化初期空化气泡分布在叶片背面进口处,随着空化程度加深,叶片背面进口处气泡逐渐增加,同时叶轮轮缘的下方区域出现了大量气泡,并延伸至叶片背面外缘处。叶轮进口处的压力脉动主频为叶片数通过频率,轮缘部位的压力脉动强度高于轮毂部位。空化初期叶轮出口处的主频为叶片数通过频率,随着空化的发展,在小流量和设计流量下主频转变为了转频,而在大流量下主频保持不变。 展开更多
关键词 混流泵 空化 气泡 压力脉动
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高效精准灌溉装备与技术创新及应用
3
作者 袁寿其 李红 +4 位作者 汤玲迪 李彦军 裴吉 王文杰 李亚林 《农业机械学报》 北大核心 2025年第9期312-325,共14页
农业“提水”至农田“灌水和施肥”装备与技术是现代农业灌溉体系的核心。针对我国农业灌溉泵效率低、灌水施肥精度差和调控难等问题,本文在高效精准灌溉装备与技术研发及系统集成方面进行研究。建立了基于液相表面张力的非线性空化方程... 农业“提水”至农田“灌水和施肥”装备与技术是现代农业灌溉体系的核心。针对我国农业灌溉泵效率低、灌水施肥精度差和调控难等问题,本文在高效精准灌溉装备与技术研发及系统集成方面进行研究。建立了基于液相表面张力的非线性空化方程,揭示了变曲率Dean涡演变规律,实现了泵装置全流道能量匹配,创建了高效抗空化多工况设计技术与智能优化平台。研发的高效轴/混流泵系列产品效率达87.20%,较国外同类产品提高3.2个百分点,研制了国际领先的双向流道泵装置。建立了多能驱动-传动优化匹配方法,开发了智能电驱动、新型水涡轮及液压驱动卷盘式喷灌机系列产品,创新了基于模糊控制策略的固体肥精准混施装置,搭建了集健康运行状态监测和供配水高效节能调度为一体的泵站灌溉系统高精度数字孪生平台。创制的喷灌机驱动-传动效率提高约20%,水涡轮效率比国外同类产品提高10.9个百分点,研制的固体肥溶解混施装置肥液浓度控制准确度达94.4%。研究成果在淠史杭灌区、引江济淮等国家重大工程中广泛应用,以及应用于河北、河南等粮食主产区和“一带一路”国家,显著提升了水资源和肥料利用率,推动了现代农业的高效可持续发展。 展开更多
关键词 精准灌溉 泵及装置 喷灌机 施肥装置 高效
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轴流式喷泵流体动态特性分析
4
作者 李祎博 徐增丙 +2 位作者 熊文 黄海 李晗 《机床与液压》 北大核心 2025年第1期103-108,共6页
为了研究轴流式喷泵流体的瞬态特性,利用计算流体动力学对两级轴流泵的流场进行定常和非定常计算分析。通过对设计及大、小流量工况下,两级叶轮和导叶处各监测点的静压分布与压力脉动进行时域和频域分析,发现叶轮表面静压随流量增大而增... 为了研究轴流式喷泵流体的瞬态特性,利用计算流体动力学对两级轴流泵的流场进行定常和非定常计算分析。通过对设计及大、小流量工况下,两级叶轮和导叶处各监测点的静压分布与压力脉动进行时域和频域分析,发现叶轮表面静压随流量增大而增大,且流速在设计工况下基本稳定,而在变工况下在出口处出现紊乱。此外,流体的压力脉动在前后叶轮处基本呈周期性变化,其频率成分主要为叶轮转频的1、4、8倍频,以及叶轮通频的1、2倍频。 展开更多
关键词 轴流喷泵 定常计算 非定常计算 压力脉动 静压分布
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叶轮结构对离心血泵溶血性能及振动特性的影响
5
作者 孟玲玉 段欢欢 +3 位作者 刘思琪 连起龙 曹展硕 崔国民 《上海理工大学学报》 北大核心 2025年第5期567-577,共11页
离心血泵叶轮根据盖板形式可分为闭式、半开式和开式3种结构,其对于评估血泵的溶血性能以及结构稳定性具有重要意义。基于此,利用数值模拟方法对3种叶轮血泵的水力性能和溶血性能进行了对比分析;同时,利用流固耦合方法研究了流场作用下... 离心血泵叶轮根据盖板形式可分为闭式、半开式和开式3种结构,其对于评估血泵的溶血性能以及结构稳定性具有重要意义。基于此,利用数值模拟方法对3种叶轮血泵的水力性能和溶血性能进行了对比分析;同时,利用流固耦合方法研究了流场作用下不同叶轮结构产生的振动响应规律。结果表明,半开式叶轮血泵的内部流场分布更为均匀,血液输送效果更优越,溶血指数相较于闭式和开式叶轮血泵分别降低了24.65%和19.67%。在流场作用力下,闭式叶轮产生的振动位移最小,结构稳定性最好;半开式和开式叶轮由于结构约束力相对较弱,导致其振动位移幅值相对较大。叶轮的盖板设计有助于降低血泵运转中的能量损失,提升泵送能力,同时增加叶轮的结构稳定性。然而,前盖板的存在可能增加血液损伤风险,因此,在设计阶段需重点考虑叶轮结构的选取,以有效提升血泵的整体性能。 展开更多
关键词 离心血泵 流固耦合 溶血性能 振动特性
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不同涡设计下混流泵叶轮参数分析与性能优化 被引量：2
6
作者 王梦成 丁征 +4 位作者 林仁荣 张灵波 陈婷婷 夏卫刚 陈加琦 《农业机械学报》 北大核心 2025年第3期312-322,共11页
根据环量分布形式不同,可将混流泵设计分为自由涡、强迫涡和复合涡设计。以一导叶式混流泵叶轮为研究对象,通过采用反问题设计方法控制叶轮出口处环量分布形式,结合正交试验设计方法,对比分析了自由涡和复合涡设计对混流泵叶轮的参数分... 根据环量分布形式不同,可将混流泵设计分为自由涡、强迫涡和复合涡设计。以一导叶式混流泵叶轮为研究对象,通过采用反问题设计方法控制叶轮出口处环量分布形式,结合正交试验设计方法,对比分析了自由涡和复合涡设计对混流泵叶轮的参数分析及性能优化结果的影响。研究结果表明:环量控制参数rv_(h)和rv_(s)对所有工况下效率及扬程均具有较大影响;与原始模型相比,自由涡设计优化结果在0.8、1.0、1.2倍设计流量处效率分别增加0.31、1.63、1.03个百分点,而复合涡设计优化结果效率分别增加了1.09、3.51、9.71个百分点,且设计流量处三者扬程差较小;内流分析结果表明采用考虑环量分布的复合涡设计有利于叶轮出口处流态的进一步改善从而降低叶轮下游部件水力损失。 展开更多
关键词 混流泵 自由涡设计 复合涡设计 数值模拟 流场分析
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基于叶片改型提升导叶式混流泵性能的研究
7
作者 张芝瑜 叶维祥 +2 位作者 黄清 姚强 罗先武 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第11期3609-3620,共12页
本文以提升导叶式混流泵性能为目的,采用计算流体力学方法开展叶轮及导叶改型设计研究,并对改型前后的外特性及内流场进行了细致分析。结果表明调整叶轮叶片进出口安放角、包角以及采用进出口前(后)掠可显著提升泵扬程与效率;为了改善... 本文以提升导叶式混流泵性能为目的,采用计算流体力学方法开展叶轮及导叶改型设计研究,并对改型前后的外特性及内流场进行了细致分析。结果表明调整叶轮叶片进出口安放角、包角以及采用进出口前(后)掠可显著提升泵扬程与效率;为了改善叶轮与导叶中流动的协调关系,可采取调整导叶包角、采用进口前掠的方法,并能进一步提升泵效率。研究还揭示通过混流泵叶轮叶片及导叶的改型,改变了叶片负荷分布,抑制了导叶中的流动分离,并降低了局部熵产率与湍动能高值。 展开更多
关键词 混流泵 水力性能 叶片改型 数值模拟 损失分析
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启动方式对混流泵内主轴振动和压力脉动特性的影响
8
作者 曹一征 朱国俊 +2 位作者 宣奕帆 唐振博 王李科 《水电与抽水蓄能》 2025年第1期102-108,共7页
在混流泵的启动过程中,泵内压力脉动会与主轴径向振动相互影响从而引发水力激振现象,这种现象极易导致混流泵启动过程失稳。为了探索新型启动方式以降低混流泵启动过程出现失稳的风险,采集不同启动方式下混流泵内压力脉动和主轴径向振... 在混流泵的启动过程中,泵内压力脉动会与主轴径向振动相互影响从而引发水力激振现象,这种现象极易导致混流泵启动过程失稳。为了探索新型启动方式以降低混流泵启动过程出现失稳的风险,采集不同启动方式下混流泵内压力脉动和主轴径向振动信号,研究不同启动方式对压力脉动与主轴径向振动关联性的影响规律。结果表明:在混流泵启动的中后期,泵内压力脉动对主轴径向振动起引导作用;与线性启动和凸指数函数启动方式相比,凹指数函数启动方式下泵内压力脉动信号及主轴径向振动信号的总能量值最小;在凹指数函数启动时,泵内压力脉动与主轴径向振动耦合引发水力激振的概率最低。本研究可为混流泵启动过程中稳定性的改善提供依据。 展开更多
关键词 混流泵 启动方式 水力激振 信号处理 时间滞后互相关分析
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三代压水堆轴封型主泵转子振动分析 被引量：1
9
作者 袁潮潋 江振标 +2 位作者 郭清 沈玉仙 董富弟 《水泵技术》 2025年第2期38-42,51,共6页
采用问题归零管理方法以及有限元仿真分析与试验验证相结合的方法对三代压水堆某改型轴封主泵试验振动问题进行了系统性分析,通过故障树分析,对设备设计、水膜振荡或水膜涡动、制造装配、外源振动、共振、仪表等影响因素进行了逐一分析... 采用问题归零管理方法以及有限元仿真分析与试验验证相结合的方法对三代压水堆某改型轴封主泵试验振动问题进行了系统性分析,通过故障树分析,对设备设计、水膜振荡或水膜涡动、制造装配、外源振动、共振、仪表等影响因素进行了逐一分析和排查,分析结果显示下停机密封套与叶轮环隙内冷却水流量的不均匀分布而产生的热不平衡效应,是主泵全流量试验期间引起轴振偏高的根本原因。通过优化改进下停机密封套和叶轮螺母结构设计,改善了主泵下停机密封区域温度场,有效降低了热不平衡效应对泵轴振动的影响,解决了主泵全流量试验轴振偏高的问题。文中所采用的主泵转子振动系统性分析方法与改进的宝贵经验,极大提高了复杂技术问题的处理效率,为持续提升核电厂主泵设备可靠性和后续“华龙一号”机组主泵类似问题的处理提供了良好的借鉴。 展开更多
关键词 “华龙一号” 轴封型主泵 振动 热不平衡
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不同可逆翼型双向轴流泵叶轮优化
10
作者 孙壮壮 朱亚东 +3 位作者 陈加琦 吕宁 汤方平 陈松山 《农业机械学报》 北大核心 2025年第10期420-428,共9页
为提高城市应对复杂气候的能力、满足城市双向抽水的需要,针对广泛应用的双向轴流泵开展优化研究,以提高双向轴流泵的水力性能、减小水泵能耗。首先基于工作面为前凹后凸、前凸后凹的S翼型与平板翼型,采用组合优化策略与数值模拟相结合... 为提高城市应对复杂气候的能力、满足城市双向抽水的需要,针对广泛应用的双向轴流泵开展优化研究,以提高双向轴流泵的水力性能、减小水泵能耗。首先基于工作面为前凹后凸、前凸后凹的S翼型与平板翼型,采用组合优化策略与数值模拟相结合的方法,对一比转数为1200的双向泵叶轮进行优化设计,并对比3种翼型叶轮优化设计结果,从中选择性能最优的翼型方案展开全参数优化。研究结果表明:由前凹后凸的S翼型设计得到的叶轮综合性能最优,内部流态最为平稳,平板翼型次之,前凸后凹的S翼型最差。前凹后凸的S翼型可作为双向泵设计的优选方案,而前凸后凹的S翼型叶轮为空化性能约束所需的盘面比较大,叶轮效率明显低于其它方案,不适宜作水力机械设计使用。同时适当减小轮缘和轮毂处翼型拱度、增大叶片中部翼型拱度,有利于双向泵性能的提升。经过叶片参数优化,0.8、1.0、1.2倍正向设计流量工况下叶轮效率上升1.7、1.8、5.2个百分点,研究结果可为可逆式旋转机械的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 双向轴流泵 叶轮优化设计 可逆翼型 优化拉丁超立方设计 序列二次规划法
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混流泵压力脉动特性及其对流动诱导噪声的影响 被引量：51
11
作者 郑源 陈宇杰 +4 位作者 毛秀丽 王惠芝 施伟 阚阚 张玉全 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第23期67-73,共7页
为了研究不同工况下混流泵内部压力脉动特性及其对流动诱导噪声的影响,基于RANS方程和SST k-ω湍流模型,对混流泵进行非定常数值计算,在此基础上取叶片表面非定常压力脉动作为声源,采用间接边界元法对由叶片旋转偶极子源所引起的外场噪... 为了研究不同工况下混流泵内部压力脉动特性及其对流动诱导噪声的影响,基于RANS方程和SST k-ω湍流模型,对混流泵进行非定常数值计算,在此基础上取叶片表面非定常压力脉动作为声源,采用间接边界元法对由叶片旋转偶极子源所引起的外场噪声进行数值计算。结果表明:混流泵叶轮进出口处的压力脉动幅值均是沿着轮缘到轮毂逐渐减小,叶轮进口处压力系数的最大值是出口处的2倍;沿着蜗壳周向,隔舌部位处压力脉动最为剧烈,随着监测点的位置远离隔舌,其压力脉动情况逐步改善;不同工况下,混流泵内各处的压力脉动主频均保持叶片通过频率不变;混流泵叶轮和蜗壳之间的动静干涉作用是引发流动诱导噪声的主要原因;流动诱导噪声的主频是由压力脉动主频以及泵体结构的固有频率综合决定的;不同工况下,混流泵内部压力脉动程度越强,该工况对应的流动诱导噪声辐射水平越强。该文对混流泵机组的稳定运行以及流动诱导噪声的控制提供了参考。 展开更多
关键词 泵 压力 叶轮 混流泵 压力脉动 流动诱导噪声 叶片通过频率 动静干涉
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基于NSGA-Ⅱ遗传算法高比转速混流泵多目标优化设计 被引量：32
12
作者 王春林 叶剑 +2 位作者 曾成 夏勇 罗波 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第18期100-106,共7页
为进一步探索优化高比转速混流泵水力性能的方法,该文选用比转速为803的高比转速混流泵为研究对象,运用商用软件ANSYS CFX 15.0,选取剪切应力传输(shear stress transport,SST)湍流模型对其内部流动进行计算。以高比转速混流泵的水力效... 为进一步探索优化高比转速混流泵水力性能的方法,该文选用比转速为803的高比转速混流泵为研究对象,运用商用软件ANSYS CFX 15.0,选取剪切应力传输(shear stress transport,SST)湍流模型对其内部流动进行计算。以高比转速混流泵的水力效率、扬程为优化目标,采用给定沿叶轮叶片轴面流线的速度矩的分布规律来实现对叶片的间接参数化,以描述该速度矩分布的四次多项式的3个参数为优化变量。采用均匀试验设计安排样本空间,利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络拟合优化变量与优化目标间的映射关联,最后结合NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标寻优,取效率最优个体和扬程最优个体与初始模型进行分析:得到了上述3个个体的速度矩分布规律与各微元段包角沿轴面流线的变化趋势,效率最优与扬程最优时叶片包角,即各微元段包角之和,分别为75.15°、67.85°。给出了0.5倍叶高处叶轮导叶的相对流线、速度、静压分布以及0.2倍、0.5倍、0.8倍叶高处叶片相对弦长的静压分布。试验证明,效率最优个体的效率较初始个体提高了1.12%,与CFD(计算流体动力学,computational fluid dynamics)计算结果 1.33%接近。该优化方法改善了叶轮的水力特性,提高了高比转速混流泵的性能,为高比转速混流泵的优化设计提供了参考。 展开更多
关键词 泵 优化 计算机仿真 高比转速 速度矩 神经网络 遗传算法
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不同叶顶间隙对斜流泵性能影响的数值分析 被引量：23
13
作者 黎义斌 胡鹏林 +2 位作者 李仁年 李鹏辉 毕祯 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第23期86-93,F0003,共9页
斜流泵具有高效,启动特性好,运行工况宽等特点。目前斜流泵设计时,无法定量评估叶顶间隙对性能影响的敏感性。为了揭示不同叶顶间隙值对斜流泵内部流场和性能的影响,给定叶顶间隙选取的范围。分别选取无叶顶间隙和叶顶间隙分别为0.5,1.0... 斜流泵具有高效,启动特性好,运行工况宽等特点。目前斜流泵设计时,无法定量评估叶顶间隙对性能影响的敏感性。为了揭示不同叶顶间隙值对斜流泵内部流场和性能的影响,给定叶顶间隙选取的范围。分别选取无叶顶间隙和叶顶间隙分别为0.5,1.0,1.5 mm共4种设计方案的斜流泵为对象,基于剪切压力传输模型(shear stress transport,SST k-ω)湍流模型,SIMPLEC算法与块结构化网格,对斜流泵内部流场进行数值模拟和试验验证。结果表明,叶顶间隙为0.5 mm时,可以有效抑制斜流泵的扬程-流量正斜率特性,此时斜流泵的效率值最高;无叶顶间隙时,斜流泵扬程-流量正斜率特性较为明显;叶顶间隙为1 mm时,数值模拟与试验结果吻合较好,SST k-ω模型可较好模拟斜流泵叶顶间隙区流动特征,性能预估结果具有一定的可信度。在小流量工况下,叶顶间隙为0.5 mm可有效抑制斜流泵的正斜率不稳定特性。小叶顶间隙0.5mm时,斜流泵水力性能最优;叶顶间隙增大时,叶顶泄漏流动逐渐显著,叶轮出口近壁区轴面流速和涡量分布规律显著变化,表明叶顶间隙直接影响叶轮轴面速度分布规律和叶片负荷分布规律,由于受壁面摩擦阻力和液体黏滞阻力的影响,叶轮轮毂和叶顶间隙侧的叶轮轴面速度较小;叶顶间隙增大时,叶轮轮毂和叶顶间隙侧叶片负荷急剧衰减,影响叶片的做功能力。同时,叶顶泄漏流动区域与叶片主流区域的掺混效应,使叶片轮缘的低速区扩展到叶轮流道内部的主流区域,引起叶轮流道内部主流流动的堵塞效应,产生二次流动、漩涡等流动不稳定现象。上述研究结果,揭示了叶顶间隙对斜流泵内部流场和性能的影响机理,为斜流泵叶顶间隙的选择提供了理论依据。 展开更多
关键词 泵 数值分析 流场 斜流泵 叶顶间隙 泄漏流动 外特性
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高比转速混流泵叶轮设计方法 被引量：43
14
作者 曹树良 梁莉 +1 位作者 祝宝山 陆力 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2005年第3期185-188,共4页
基于二元理论,用FORTRAN语言编程实现了高比转速混流泵叶轮的水力设计.给出采用流线迭代法求解轴面流动,应用逐点积分法进行叶片绘形,在轴面上进行叶片加厚和在保角变换平面上进行叶片头部、尾部修圆的基本理论和方法;讨论了轮毂比、速... 基于二元理论,用FORTRAN语言编程实现了高比转速混流泵叶轮的水力设计.给出采用流线迭代法求解轴面流动,应用逐点积分法进行叶片绘形,在轴面上进行叶片加厚和在保角变换平面上进行叶片头部、尾部修圆的基本理论和方法;讨论了轮毂比、速度矩分布函数、叶片进出口边位置等对设计计算结果的影响.该方法有效地提高了设计效率,具有设计计算精度高、得到的叶片表面光滑、叶片表面数据齐全、便于数控机床加工制造等特点,为高比转速混流泵系列叶轮的研发提供了一个平台. 展开更多
关键词 混流泵 二元理论 叶轮设计 CAD
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混流泵开机瞬态水力特性的试验与数值计算 被引量：23
15
作者 王乐勤 吴大转 +1 位作者 郑水英 胡征宇 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期751-755,共5页
采用试验研究与数值计算相结合的方法,获得混流泵瞬时开机的实验结果和数值计算模型.介绍了水泵瞬态试验装置和试验方法,给出了混流泵开机过程的试验结果,并将其与稳态假设的结果进行比较分析.基于水泵内特性建立了混流泵瞬态水力特性... 采用试验研究与数值计算相结合的方法,获得混流泵瞬时开机的实验结果和数值计算模型.介绍了水泵瞬态试验装置和试验方法,给出了混流泵开机过程的试验结果,并将其与稳态假设的结果进行比较分析.基于水泵内特性建立了混流泵瞬态水力特性解析方程,并与配套管路一维不稳定流动特性方程联立,获得求解混流泵开机过程瞬态水力特性的数值模型.试验结果显示,在开机过程中,混流泵的流量、扬程随着转速的迅速上升而增大,无量纲扬程从很大值迅速减小到低于稳态假设值,并在转速稳定后与稳态假设值相符,该过程表现出明显的瞬态效应.数值计算的结果与试验结果基本符合,说明数值模型能够用来预测类似混流泵开机过程的瞬态水力性能. 展开更多
关键词 混流泵 瞬态特性 数值计算 开机 扬程 流量
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基于RBF神经网络与NSGA-Ⅱ算法的渣浆泵多目标参数优化 被引量：23
16
作者 王春林 冯一鸣 +2 位作者 叶剑 罗波 刘轲轲 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期109-115,共7页
由于渣浆泵普遍存在扬程低于设计扬程、效率低、磨损严重等问题,该文选取比转速为75的离心式渣浆泵为研究对象,运用商用CFD求解软件Flunet,选取RNG k-ε湍流模型与欧拉两相流模型对其内部流动进行计算。以离心式渣浆泵的效率、高效区作... 由于渣浆泵普遍存在扬程低于设计扬程、效率低、磨损严重等问题,该文选取比转速为75的离心式渣浆泵为研究对象,运用商用CFD求解软件Flunet,选取RNG k-ε湍流模型与欧拉两相流模型对其内部流动进行计算。以离心式渣浆泵的效率、高效区作为优化目标,结合Plackeet-Burman筛选试验,将渣浆泵叶片的进口安放角、出口安放角与叶片包角作为优化变量。采用均匀试验设计安排样本空间,利用RBF神经网络拟合优化变量与优化目标间的映射关联,基于NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标寻优。针对优化所得的Pareto解集,选取其中效率最优个体和高效区最优个体与优化前初始模型进行对比:分析了上述3个个体的通过数值模拟得到的性能曲线之间的差异,得到效率最优与叶片进、出口安放角、叶片包角为21.76?、23.43?、145.56?,高效区最优时为19.38?、22.68?、116.71?。通过试验验证,优化后个体性能得到显著提升,效率最优个体的效率较初始个体的效率提高了3.81%,高效区最优个体较初始个体高效区范围提高了4.33%。给出并分析了上述3个个体在叶轮流道中间剖面上固相相对速度矢量及湍动能分布、叶片工作面、叶轮后盖板的固相浓度分布差异。优化结果表明,该优化方法使叶轮的水力特性得到改善,提高了离心式渣浆泵的性能。 展开更多
关键词 泵 数值模拟 优化 RBF神经网络 NSGA-Ⅱ遗传算法 多目标优化
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混流泵叶轮反问题设计与水力性能优化 被引量：26
17
作者 肖若富 陶然 +1 位作者 王维维 杨魏 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期84-88,共5页
基于三维反问题设计方法,结合CFD数值模拟,以混流泵叶片载荷分布参数为设计变量,以水力效率为优化目标,采用正交试验方法和响应面函数法建立设计变量与目标函数的关系,对混流泵进一步优化。分析了不同设计变量对目标函数的影响,发现叶... 基于三维反问题设计方法,结合CFD数值模拟,以混流泵叶片载荷分布参数为设计变量,以水力效率为优化目标,采用正交试验方法和响应面函数法建立设计变量与目标函数的关系,对混流泵进一步优化。分析了不同设计变量对目标函数的影响,发现叶轮轮盘进口处载荷对泵的水力效率影响最明显。通过数值模拟对比基准叶轮与优化叶轮性能,优化后的混流泵模型最优工况下的水力效率提高3.2%,且水泵扬程基本保持不变,优化体系具有良好的工程应用价值。 展开更多
关键词 混流泵 反问题设计 正交试验 响应面法 计算流体动力学
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混流泵内流场压力脉动特性研究 被引量：36
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作者 靳栓宝 王永生 +1 位作者 常书平 苏永生 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期64-68,共5页
基于RANS方程和SST湍流模型,应用SIMPLEC算法,对混流泵内流场进行非定常数值模拟,分析了不同流量工况和不同转速工况时混流泵内4个代表性监测面上压力脉动的时域和频域特性。取非定常计算的功率平均值与试验值对比,证明该数值模型可较... 基于RANS方程和SST湍流模型,应用SIMPLEC算法,对混流泵内流场进行非定常数值模拟,分析了不同流量工况和不同转速工况时混流泵内4个代表性监测面上压力脉动的时域和频域特性。取非定常计算的功率平均值与试验值对比,证明该数值模型可较准确描述泵内流场特征。结果表明:混流泵内最大压力脉动在叶轮进口,从轮毂到轮缘脉动幅值递增;在叶轮进口和叶轮出口压力脉动频率主要为叶轮叶频,而导叶中间和导叶出口压力脉动频率与流量工况相关;偏离最优工况越远脉动越大,偏小流量对叶轮进口压力脉动影响明显;不同转速时最优工况压力脉动频率成分相似,脉动幅值随转速增加而增加。 展开更多
关键词 混流泵 压力脉动 非定常流场 数值模拟
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含气率对AP1000核主泵影响的非定常分析 被引量：20
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作者 付强 习毅 +2 位作者 朱荣生 袁寿其 王秀礼 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期132-136,共5页
为研究含气率对核主泵内部各点压力影响规律及不同泵进口含气率时气体在核主泵内的分布情况,在对核主泵进行水力设计与三维建模基础上,采用CFD技术对核主泵失水事故气液两相流工况进行瞬态数值模拟。通过模拟不同泵进口含气率时核主泵... 为研究含气率对核主泵内部各点压力影响规律及不同泵进口含气率时气体在核主泵内的分布情况,在对核主泵进行水力设计与三维建模基础上,采用CFD技术对核主泵失水事故气液两相流工况进行瞬态数值模拟。通过模拟不同泵进口含气率时核主泵内部流动的瞬态特性,研究泵进口含气率对泵内各点压力的影响规律及气体分布。结果表明,泵进口含气率增大泵内各点压力随之降低;含气率小于0.1时其对监测点压力脉动主频振幅影响不大,且泵内气体聚集现象不明显;含气率大于0.2后监测点压力脉动主频振幅稍有下降,且泵内开始出现明显的气体聚集现象。 展开更多
关键词 核主泵 气液两相 含气率 压力脉动
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速度矩分布规律的参数化描述及对混流泵性能的影响 被引量：16
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作者 邴浩 曹树良 +1 位作者 谭磊 陆力 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第13期100-105,共6页
为提升设计水平、改进混流泵叶片速度矩分布规律的给定,该文通过理论分析,对速度矩分布规律进行参数化表述,选取无量纲速度矩沿流线分布曲线的相对系数a0与速度矩分布曲线在叶片出口处的导数值P作为速度矩分布参数。基于混流泵叶轮正反... 为提升设计水平、改进混流泵叶片速度矩分布规律的给定,该文通过理论分析,对速度矩分布规律进行参数化表述,选取无量纲速度矩沿流线分布曲线的相对系数a0与速度矩分布曲线在叶片出口处的导数值P作为速度矩分布参数。基于混流泵叶轮正反问题迭代法设计平台,给定不同速度矩分布参数组合设计了一系列混流泵叶轮。基于SIMPLEC算法,通过求解N-S方程和RNGk-ε湍流模型方程,对混流泵叶轮内部三维湍流流场进行了模拟,获得了相对速度与压力分布,并预估了水力效率。研究表明,速度矩分布参数直接影响着叶片包角与出口边位置,进而影响到叶轮内部相对速度与压力的分布以及流动的稳定性。合理选择速度矩分布参数,有利于增强叶片对于流体运动的控制能力,改善叶轮内部压力分布,使叶轮具有更为优越的水力特性。该文提出的速度矩分布规律参数化方法,为混流泵叶轮设计过程中速度矩分布规律的给定提供了有益的借鉴。 展开更多
关键词 叶轮 速度 参数化 混流泵 性能预估
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