考虑热效应的液氧涡轮泵液封轮内流特性分析

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作者 王凯 徐敬畏 +4 位作者 赵四维 庄宿国 许开富 陈晖 刘厚林 《推进技术》 北大核心 2025年第5期92-106,共15页

液体火箭发动机液氧涡轮泵在运行过程中时常发生空化现象,复杂的空化流动对液封轮的密封性能造成影响。因此,本文在考虑热力学效应空化模型的基础上,从内部流动的角度深入分析了液氧涡轮泵首级液封轮密封性能和低温空化特性。研究表明:... 液体火箭发动机液氧涡轮泵在运行过程中时常发生空化现象,复杂的空化流动对液封轮的密封性能造成影响。因此,本文在考虑热力学效应空化模型的基础上,从内部流动的角度深入分析了液氧涡轮泵首级液封轮密封性能和低温空化特性。研究表明:与工作介质为液氮的试验结果相比,监测点的温度及压力的最大计算偏差分别为2.17%和6.13%;空化过程中伴随的离心效应促使液封轮后腔内形成汽相,有效抑制了泄漏;在入口压力为2.0 MPa,2.5 MPa,3.0 MPa时,相对于液相条件下的泄漏工况,泄漏流量分别减少了37.12%,46.31%和44.32%;尽管空化有助于减少泄漏,但相较于理想的液相环境,整体的封压能力仍有所下降;泄漏不明显时,汽相会在压力侧形成强烈的诱导涡(IV),而液相则主导产生前向台阶涡(FFSV);泄漏严重时,空化主要集中在槽形结构内部,形成后相台阶涡(BFSV),同时在结构外侧间隙可见片状空化;液封轮内空化主要有槽内空化和外侧间隙的附着空化两种类型;当入口压力较低时,槽内外形成环形的汽液界面,有效阻止了泄漏的发生,然而当入口压力增大后,外侧间隙的环形界面消失,槽内空化被限制在吸力面侧,外侧间隙则形成了以液相为主的泄漏通道。 展开更多

关键词 液体火箭发动机 液封轮 液氧涡轮泵 密封性能 低温空化 Omega涡识别

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基于遗传算法的低比转速高速泵优化设计 被引量：13

2

作者 严俊峰 陈炜 《火箭推进》 CAS 2006年第3期1-7,共7页

针对低比转速高速离心泵在理论设计和实际应用中存在的三个主要问题,即扬程流量特性曲线易出现正斜率上升段、汽蚀性能差和效率低的问题,提出了利用自适应遗传算法求解低比转速高速离心泵优化模型的方法。数值试验表明,自适应遗传算法... 针对低比转速高速离心泵在理论设计和实际应用中存在的三个主要问题,即扬程流量特性曲线易出现正斜率上升段、汽蚀性能差和效率低的问题,提出了利用自适应遗传算法求解低比转速高速离心泵优化模型的方法。数值试验表明,自适应遗传算法在求解复杂最优化问题时具有广泛的适应性和良好的精度,可将其应用于某低比转速高速离心泵的优化设计中。试验研究表明,该泵取得了良好的性能指标,达到了优化设计的目的。 展开更多

关键词 离心泵 低比转速 优化 遗传算法

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液氧涡轮泵多级液封轮密封空化流动特性分析 被引量：4

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作者 王凯 赵四维 +2 位作者 鲍海峰 庄宿国 刘厚林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期75-89,共15页

在考虑低温空化特性的基础上,提出了适用于液氧涡轮泵多级液封轮低温空化流动的数值计算方法,并采用液氮下的试验数据验证了可行性,最后对多级液封轮内低温空化流动及密封特性进行了数值研究。结果表明:与液氮试验值相比,后腔温度及压... 在考虑低温空化特性的基础上,提出了适用于液氧涡轮泵多级液封轮低温空化流动的数值计算方法,并采用液氮下的试验数据验证了可行性,最后对多级液封轮内低温空化流动及密封特性进行了数值研究。结果表明:与液氮试验值相比,后腔温度及压力的最大计算偏差分别为8.2%和6.7%,数值计算方法可行;多级液封轮内汽相体积约为液相体积的2~3倍,一级液封轮起主要密封作用,二级液封轮处于低压汽相环境中,部分工况后腔有局部憋压,可适当增加泄出口数量或直径以避免憋压;流场有-4~9K的温度变化,最高和最低温度分别位于一级、二级液封轮处,体现了低温空化的热力学效应;流场中高熵产率区主要分布于一级液封轮中,是能量损失的主要区域,脉动速度熵产率ΔSD'是熵产率的主要来源;多级液封轮在一级液封轮处形成了稳定的汽液交界面,相变半径由工况Ⅰ至Ⅳ递增,经泄出口排出的均为汽相介质,总流量在0.1~0.44kg/s,流量较小,有效地阻止了液氧的泄漏。 展开更多

关键词 多级液封轮 液氧涡轮泵 密封性能 低温空化 熵产率

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LRE离心泵优化设计 被引量：3

4

作者 朱祖超 张国乾 孙吉人 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1992年第3期53-58,共6页

建立了低比转速LRE离心泵机组性能预测的数学模型,用该模型对10种LRE离心泵进行了性能预测,效率和扬程的预测值和试验值之间的相对误差均在4％之内。用该模型对AM-7H泵、O泵和AM-1R泵和AM-50泵进行了以效率为目标函数的优化设计,结果表... 建立了低比转速LRE离心泵机组性能预测的数学模型,用该模型对10种LRE离心泵进行了性能预测,效率和扬程的预测值和试验值之间的相对误差均在4％之内。用该模型对AM-7H泵、O泵和AM-1R泵和AM-50泵进行了以效率为目标函数的优化设计,结果表明:在保证系统具有高汽蚀性能的前题下,这四种泵的效率可分别提高6.5％、5.22％、5.2％和4.41％。 展开更多

关键词 火箭发动机 离心泵 最优设计

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基于UG/Grip的低比转速离心泵叶轮数字化造型原理 被引量：2

5

作者 严俊峰 陈炜 《火箭推进》 CAS 2006年第4期6-9,20,共5页

运用UG/Grip技术对低比转速叶轮进行三维造型设计,获得了一种先进的低比转速叶轮参数化设计方法,从而能够及时、直观地考察叶片的水力特性和机械特性。同时可采用交互方式对叶轮设计参数进行修改,增强了叶轮计算机辅助设计系统的交互设... 运用UG/Grip技术对低比转速叶轮进行三维造型设计,获得了一种先进的低比转速叶轮参数化设计方法,从而能够及时、直观地考察叶片的水力特性和机械特性。同时可采用交互方式对叶轮设计参数进行修改,增强了叶轮计算机辅助设计系统的交互设计能力,有利于提高叶轮设计质量。 展开更多

关键词 低比转速 叶轮 三维造型 UG/GRIP

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诱导轮对高速液氧泵空化流场影响研究 被引量：2

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作者 窦唯 蒋文山 +2 位作者 李超群 高永新 姚程 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期280-286,共7页

高抗空化诱导轮可以改善液氧泵的空化特性,提高大推力火箭的可靠性。基于计算流体力学方法,建立了高速液氧泵的流动仿真模型,通过三组试验工况验证了模型准确性,研究了诱导轮叶片数对液氧泵性能和空化特性的影响。结果表明:使用诱导轮... 高抗空化诱导轮可以改善液氧泵的空化特性,提高大推力火箭的可靠性。基于计算流体力学方法,建立了高速液氧泵的流动仿真模型,通过三组试验工况验证了模型准确性,研究了诱导轮叶片数对液氧泵性能和空化特性的影响。结果表明:使用诱导轮可以减小离心轮空化面积,代偿离心轮的汽蚀,提高液氧泵扬程;在入口流量和出口压力不变的条件下,增加诱导轮叶片数,液氧泵的效率增加,扬程降低,离心轮空化面积增加,诱导轮代偿离心轮汽蚀能力削弱。综合考虑液氧泵性能参数和空化特性,三叶片诱导轮能够满足大推力液体火箭的高可靠性要求。 展开更多

关键词 高速液氧泵 诱导轮 空化特性 数值模拟

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带螺旋静叶诱导轮的气蚀性能 被引量：7

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作者 李欣 李家文 +1 位作者 王珏 刘中祥 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2654-2661,共8页

为了分析带螺旋静叶诱导轮的内部流动规律,利用计算流体力学(CFD)方法对带螺旋静叶诱导轮进行了仿真计算,研究了其扬程特性和气蚀性能。结果显示,安装螺旋静叶后,使诱导轮的扬程得到很大提升,但是因为螺旋静叶流道中回流较强,增大了回... 为了分析带螺旋静叶诱导轮的内部流动规律,利用计算流体力学(CFD)方法对带螺旋静叶诱导轮进行了仿真计算,研究了其扬程特性和气蚀性能。结果显示,安装螺旋静叶后,使诱导轮的扬程得到很大提升,但是因为螺旋静叶流道中回流较强,增大了回流损失,导致效率下降。随着诱导轮入口压力降低,带螺旋静叶诱导轮的气蚀区域受离心力作用,沿径向发展,由于堵塞螺旋静叶流道,推迟了诱导轮流道的堵塞时间,从而使诱导轮的气蚀性能得到改善。 展开更多

关键词 诱导轮 螺旋静叶 扬程 回流 气蚀性能

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可贮存推进剂火箭增压气体与泵入口压力关系研究

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作者 廖少英 《上海航天》 2001年第1期16-21,共6页

根据氦气和氮气在可贮存推进剂中的溶解度与发动机泵入口压力关系 ,以及对美国上面级火箭“阿金纳”增压系统的分析、计算和研究 ,对我国可贮存推进剂上面级火箭的发动机泵入口压力要求和增压输送系统进行分析和研究。认为采用氦气增压 ... 根据氦气和氮气在可贮存推进剂中的溶解度与发动机泵入口压力关系 ,以及对美国上面级火箭“阿金纳”增压系统的分析、计算和研究 ,对我国可贮存推进剂上面级火箭的发动机泵入口压力要求和增压输送系统进行分析和研究。认为采用氦气增压 ,我国可贮存推进剂上面级火箭发动机氧化剂泵入口压力要求可以大幅度地降低 ,较大地提高火箭的运载能力。并提出相应的改进建议。 展开更多

关键词 可贮存火箭推进剂 氦气 氮气 泵入口压力 增压气体 上面级 “阿金纳”

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小流量高扬程高速离心泵的加大流量设计 被引量：9

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作者 朱祖超 麻明祥 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期9-13,共5页

针对小流量高扬程高速离心泵由于比转速很低而存在的效率低和容易出现小流量工作不稳定等问题 ,在结构上提出变螺距诱导和复合叶轮的组合结构 ,理论上提出加大流量设计方法 .按此方法设计的两台高速离心泵的水力试验表明 ,它们的效率明... 针对小流量高扬程高速离心泵由于比转速很低而存在的效率低和容易出现小流量工作不稳定等问题 ,在结构上提出变螺距诱导和复合叶轮的组合结构 ,理论上提出加大流量设计方法 .按此方法设计的两台高速离心泵的水力试验表明 ,它们的效率明显高于开式叶轮高速离心泵 。 展开更多

关键词 离心泵 小流量 高扬程 加大流量 设计

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进口压力对液氧涡轮泵一级液封轮密封性能的影响 被引量：2

10

作者 薛瑞阳 宋寒冰 +3 位作者 周芮 王凯 鲍海峰 刘厚林 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2023年第3期391-398,共8页

液封轮作为一种非接触式密封能够很好地解决火箭发动机液氧涡轮泵密封端面磨损失效及泄漏量大的问题。该文以某火箭发动机液氧涡轮泵多级液封轮为研究对象,采用数值模拟方法研究了进口压力对液氧涡轮泵一级液封轮密封性能的影响,并以工... 液封轮作为一种非接触式密封能够很好地解决火箭发动机液氧涡轮泵密封端面磨损失效及泄漏量大的问题。该文以某火箭发动机液氧涡轮泵多级液封轮为研究对象,采用数值模拟方法研究了进口压力对液氧涡轮泵一级液封轮密封性能的影响,并以工作介质为液氮进行实验,验证了本文采用的一级液封轮数值计算方法的可靠性,以泄漏流量和增压系数为指标对计算结果进行分析。结果表明:一级液封轮后方密封腔体的压力和温度偏差分别为6.7%和8.2%,该数值计算方法可行;在10000 rpm的转速下,通过改变进口压力可以得到负压密封、等压密封和泄漏这三种典型密封状态;以增压系数和泄漏量作为密封状态的评判标准,给出了密封状态的分类以及增压系数对应密封状态的分析方法。总而言之,液封轮与转速及进口压力的合理匹配十分重要,在实际应用中想要实现更大压力的工作介质密封则需提高转速或更换密封能力更强的液封轮。 展开更多

关键词 液氧涡轮泵 一级液封轮 进口压力 泄漏流量 增压系数

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多级液氢泵设计及流场仿真 被引量：3

11

作者 毕辰宇 张静 +1 位作者 陈晓 李家文 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2019年第5期44-47,共4页

为了满足氢氧火箭发动机对高性能液氢泵的需求,完成了一台多级液氢泵的设计和建模,利用CFD技术进行流场仿真计算,获得了泵内关键部件的压力分布和速度分布,并对其内部流动状态进行了分析;在此基础上,对样机开展了额定工况下的水试试验... 为了满足氢氧火箭发动机对高性能液氢泵的需求,完成了一台多级液氢泵的设计和建模,利用CFD技术进行流场仿真计算,获得了泵内关键部件的压力分布和速度分布,并对其内部流动状态进行了分析;在此基础上,对样机开展了额定工况下的水试试验。结果表明:试验结果与设计值接近,表明多级液氢泵能够满足设计要求。 展开更多

关键词 多级液氢泵 设计和建模 流场仿真

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火箭发动机涡轮叶片疲劳寿命可靠性分析 被引量：8

12

作者 姜金朋 刘志超 +2 位作者 刘筑 巩帆 王珏 《火箭推进》 CAS 2020年第2期57-63,共7页

由于生产加工和使用过程中材料属性、结构尺寸以及工作载荷等的随机性,疲劳寿命通常存在较大的分散性。考虑结构几何参数、材料属性、工作载荷等变量的随机性,采用Monte Carlo模拟法与响应面法相结合,对液体火箭发动机涡轮叶片进行概率... 由于生产加工和使用过程中材料属性、结构尺寸以及工作载荷等的随机性,疲劳寿命通常存在较大的分散性。考虑结构几何参数、材料属性、工作载荷等变量的随机性,采用Monte Carlo模拟法与响应面法相结合,对液体火箭发动机涡轮叶片进行概率疲劳寿命分析,确定了涡轮叶片疲劳寿命可靠度模型,并分析了疲劳寿命对各随机变量的敏感度,以及变量分散度对疲劳寿命的影响。结果表明:疲劳寿命呈偏态分布;涡轮入口温度对叶片疲劳寿命影响最大,材料的低周疲劳性能参数对寿命影响较大,转速及热膨胀系数对寿命有一定影响,而其他参数对寿命的影响小;控制变量分散度是提高叶片安全寿命的有效途径,对单变量而言,控制涡轮入口温度分散度效果最显著。 展开更多

关键词 火箭发动机 涡轮叶片 疲劳寿命 可靠性 敏感度

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水蒸气喷射泵优化设计 被引量：1

13

作者 王宏伟 余金宝 曲建俊 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2006年第1期44-48,共5页

以工作蒸汽耗量最小为优化目标,基于喷射泵理论,确定了目标函数方程,建立了水蒸气喷射泵的计算模型,开发了喷射泵优化设计软件,结合实例进行计算,并与采用常规设计的喷射泵进行了比较。比对计算结果表明,采用喷射泵的优化设计可以节约18... 以工作蒸汽耗量最小为优化目标,基于喷射泵理论,确定了目标函数方程,建立了水蒸气喷射泵的计算模型,开发了喷射泵优化设计软件,结合实例进行计算,并与采用常规设计的喷射泵进行了比较。比对计算结果表明,采用喷射泵的优化设计可以节约18%的工作蒸汽。 展开更多

关键词 水蒸气喷射泵 喷射系数 优化设计

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基于CFD的某运载火箭发动机燃料泵故障诊断分析 被引量：4

14

作者 陈雪巍 汪轶俊 +1 位作者 何岗 焦震 《上海航天》 2016年第2期68-72,共5页

对某运载火箭燃料泵后压力异常故障进行诊断分析。采用混合两相流模型、气蚀模型、多参考系模型对燃料离心泵内流场和气蚀过程进行三维数值仿真,给出了燃料泵正常、无导流套和不同尺寸多余物工况的流动特性,分析了不同工况的出口压力、... 对某运载火箭燃料泵后压力异常故障进行诊断分析。采用混合两相流模型、气蚀模型、多参考系模型对燃料离心泵内流场和气蚀过程进行三维数值仿真,给出了燃料泵正常、无导流套和不同尺寸多余物工况的流动特性,分析了不同工况的出口压力、流量、气蚀发生位置和空间分布。分析结果表明:燃料泵无导流套对出口压力影响较小;多余物进入诱导轮内会产生严重气蚀,同时出口压力和流量均显著下降,并随多余物尺寸增大而加剧。诊断结果对认识高速离心泵内燃料流动,分析多余物引起的故障,预测并克服气蚀发生有一定的参考价值。 展开更多

关键词 燃料离心泵 数值模拟 故障诊断 气蚀 多余物

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泵试验的水温和水密度修正

15

作者 窦昱 《火箭推进》 CAS 2006年第1期59-62,共4页

介绍了泵闭式试验系统和相关标准对试验介质的要求,论述了泵试验对水温的控制要求,给出了常温清水的密度和饱和蒸汽压依随温度的拟合公式,对正确应用泵相似换算定律和水密度修正做了详细地阐述,结合发动机泵试验的特点,提出了经济的水... 介绍了泵闭式试验系统和相关标准对试验介质的要求,论述了泵试验对水温的控制要求,给出了常温清水的密度和饱和蒸汽压依随温度的拟合公式,对正确应用泵相似换算定律和水密度修正做了详细地阐述,结合发动机泵试验的特点,提出了经济的水温控制建议。 展开更多

关键词 泵试验 相似定律 水温 水密度修正

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非设计工况下具有高流体动力稳定性的高速离心氢泵的设计探讨 被引量：1

16

作者 颜子初 《导弹与航天运载技术》 1997年第6期6-17,共12页

论述了高速离心泵特别是高速氢泵流体动力稳定性的基本原理；提供具有较宽流量调节范围的高速离心泵几何参数选择方法，特别阐明了离心轮综合设计流量参数ｑｐ对泵压头－流量特性线形状的影响；介绍了高速离心泵压头－流量特性线的估算... 论述了高速离心泵特别是高速氢泵流体动力稳定性的基本原理；提供具有较宽流量调节范围的高速离心泵几何参数选择方法，特别阐明了离心轮综合设计流量参数ｑｐ对泵压头－流量特性线形状的影响；介绍了高速离心泵压头－流量特性线的估算方法，并与我国氢泵试验结果进行了对比。还讨论了流体动力数值计算（ＣＦＤ）与氢泵空气模拟试验的问题，可以说ＣＦＤ和空气模拟试验是氢泵设计过程验证的可行方法。 展开更多

关键词 液氢泵 液体火箭发动机 流体动力稳定性

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带螺旋槽诱导轮的气蚀性能研究 被引量：3

17

作者 岳恒茂 张静 李家文 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2019年第6期52-57,共6页

为了研究入口安装螺旋槽对诱导轮气蚀性能的影响,采用试验观测和仿真计算相结合的方法对诱导轮扬程和流道内气穴状态进行研究,分析了设计流量下安装螺旋槽前后诱导轮的气蚀性能和气穴分布,总结了流量变化对诱导轮气蚀性能的影响,对比了... 为了研究入口安装螺旋槽对诱导轮气蚀性能的影响,采用试验观测和仿真计算相结合的方法对诱导轮扬程和流道内气穴状态进行研究,分析了设计流量下安装螺旋槽前后诱导轮的气蚀性能和气穴分布,总结了流量变化对诱导轮气蚀性能的影响,对比了不同流量工况下叶尖和螺旋槽内存在的回流现象。结果表明:安装螺旋槽后,气穴位置发生了改变,气穴初生于螺旋槽后缘,并同时向螺旋槽前缘和叶片前后缘发展,诱导轮气蚀性能得到改善;一定范围内,随流量增大,螺旋槽对诱导轮气蚀性能的改善效果增强;螺旋槽流道内回流较强;随流量减小,叶尖和螺旋槽内回流作用增强,回流可以减轻流道堵塞,改善诱导轮气蚀性能。 展开更多

关键词 诱导轮 螺旋槽 扬程 回流 气蚀性能

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氢泵入口管内两相流试验研究

18

作者 钟静漪 胡柏耿 《低温工程》 CAS CSCD 1992年第6期8-14,共7页

关键词 两相流 空隙率 液氢泵 电容

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泵示功图量油应用研究

19

作者 徐晓冰 《中国新技术新产品》 2012年第23期6-6,共1页

本文把抽油机井抽油泵作为容积量油器,以理论示功图为基础,通过封闭曲线的曲率确定有杆抽油系统深井泵的游动阀、固定阀的开启点和关闭点,从而提出了有杆抽油系统单井示功图量油的理论及其数学模型。通过抽吸参数计算每冲次抽油泵的理... 本文把抽油机井抽油泵作为容积量油器,以理论示功图为基础,通过封闭曲线的曲率确定有杆抽油系统深井泵的游动阀、固定阀的开启点和关闭点,从而提出了有杆抽油系统单井示功图量油的理论及其数学模型。通过抽吸参数计算每冲次抽油泵的理论产液量,依据柱塞泵示功图的特征对泵内液体的充满程度、气体影响、漏失等进行校正,进而计算出单井的产液量。利用示功图检验产液量操作方便、快捷且直观,准确可靠。 展开更多

关键词 示功图 量油 抽油机井

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超低比转速诱导轮离心泵机组的研制

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作者 朱祖超 周响乐 《水泵技术》 北大核心 1993年第5期6-10,20,共6页

以超低比传速的ＹＹＰ离心泵机组为例给出了高性能的ＬＲＥ超低比速高扬程离心泵机组的设计方法与步骤。通过优化水力设计提高效率，采用复合叶片的离心叶轮，合理的诱导轮与离心轮的匹配形式以及在诱导轮入口前安装孔或反向流稳定装置... 以超低比传速的ＹＹＰ离心泵机组为例给出了高性能的ＬＲＥ超低比速高扬程离心泵机组的设计方法与步骤。通过优化水力设计提高效率，采用复合叶片的离心叶轮，合理的诱导轮与离心轮的匹配形式以及在诱导轮入口前安装孔或反向流稳定装置来提高稳定性，获得了满意的结果，采用本文的设计方法，比转速２０．８９的离心泵效率达到３９．２％，ＮＰＳＨ值达到０．７米，且小流量稳定性很好。 展开更多

关键词 火箭 离心泵 设计

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