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Analysis of the vortices in the inner flow of reversible pump turbine with the new omega vortex identification method 被引量:37
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作者 Yu-ning Zhang Kai-hua Liu +2 位作者 Jin-wei Li Hai-zhen Xian Xiao-ze Du 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2018年第3期463-469,共7页
Reversible pump turbines are widely employed in the pumped hydro energy storage power plants. The frequent shifts among various operational modes for the reversible pump turbines pose various instability problems, e.g... Reversible pump turbines are widely employed in the pumped hydro energy storage power plants. The frequent shifts among various operational modes for the reversible pump turbines pose various instability problems, e.g., the strong pressure fluctuation, the shaft swing, and the impeller damage. The instability is related to the vortices generated in the channels of the reversible pump turbines in the generating mode. In the present paper, a new omega vortex identification method is applied to the vortex analysis of the reversible pump turbines. The main advantage of the adopted algorithm is that it is physically independent of the selected values for the vortex identification in different working modes. Both weak and strong vortices can be identified by setting the same omega value in the whole passage of the reversible pump turbine. Five typical modes(turbine mode, runaway mode, turbine brake mode, zero-flow-rate mode and reverse pump mode) at several typical guide vane openings are selected for the analysis and comparisons. The differences between various modes and different guide vane openings are compared both qualitatively in terms of the vortex distributions and quantitatively in terms of the areas of the vortices in the reversible pump turbines. Our findings indicate that the new omega method could be successfully applied to the vortex identification in the reversible pump turbines. 展开更多
关键词 Reversible pump turbine VORTICITY vortex identification omega method
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基于Omega涡识别方法的诱导轮内非定常空化流动分析 被引量:4
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作者 闫龙龙 高波 +2 位作者 张宁 倪丹 周文杰 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期654-659,共6页
为精确捕捉诱导轮中空化的行为特征并揭示其非定常流动机理,采用大涡模拟(LES)对一凝水泵诱导轮在设计工况、临界空化数下单独进行数值分析。基于Omega涡识别方法,对诱导轮内空化流动的流动结构及空化泡的关系进行研究。结果表明,Omega... 为精确捕捉诱导轮中空化的行为特征并揭示其非定常流动机理,采用大涡模拟(LES)对一凝水泵诱导轮在设计工况、临界空化数下单独进行数值分析。基于Omega涡识别方法,对诱导轮内空化流动的流动结构及空化泡的关系进行研究。结果表明,Omega涡识别技术可以很好反映流动结构(剪切流与旋转流)与空化泡的关系:设计流量、临界空化数下,诱导轮叶片入口附近空化泡主要集中在轮缘附近的回流区内,回流区内部流动主要以剪切流的形式存在;而在流道中的回流区内流动主要以旋转运动为主,且空化泡主要集中在回流区与主流的剪切层区。 展开更多
关键词 诱导轮 大涡模拟 omega涡识别 空化不稳定
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基于Omega涡识别方法的离心泵内非定常流动数值评价 被引量:6
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作者 黎义斌 王政凯 范兆京 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期3187-3194,共8页
离心泵内部非定常流动与流场中生成的旋涡密切相关。本文采用Omega涡识别方法研究离心泵流场涡结构及非定常流动特性,阈值选择为0.51。分析得出LES湍流模型相对比其他两种湍流模型涡识别结果更为细致,对叶片流道中的小涡结构可以很好地... 离心泵内部非定常流动与流场中生成的旋涡密切相关。本文采用Omega涡识别方法研究离心泵流场涡结构及非定常流动特性,阈值选择为0.51。分析得出LES湍流模型相对比其他两种湍流模型涡识别结果更为细致,对叶片流道中的小涡结构可以很好地捕捉。设计工况下,LES模型识别出的涡面积数值是DDES模型的1.15倍,是SST k-ω模型的1.55倍。压力脉动受流场空间位置与工况影响较大,其主要激励为叶频,并且压力脉动强度与涡面积密切相关。叶轮出口处的涡结构周期性脱落,在隔舌处会撞击隔舌而破裂。离心泵动静干涉的产生与叶轮出口处的涡结构脱落有关。 展开更多
关键词 离心泵 涡识别 omega方法 压力脉动
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新Omega涡识别法在液体火箭发动机涡轮氧泵中的应用 被引量:10
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作者 杨宝锋 李斌 +1 位作者 陈晖 刘占一 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期2105-2112,共8页
离心泵中流动不稳定现象与流场中旋涡的形成及演化过程密切相关。为解决传统涡识别法在高速离心泵流场涡结构捕捉方面的缺陷,引入新Omega涡识别法,对液体火箭发动机涡轮氧泵流场中的涡结构进行了分析。确定了新Omega涡识别法在高速离心... 离心泵中流动不稳定现象与流场中旋涡的形成及演化过程密切相关。为解决传统涡识别法在高速离心泵流场涡结构捕捉方面的缺陷,引入新Omega涡识别法,对液体火箭发动机涡轮氧泵流场中的涡结构进行了分析。确定了新Omega涡识别法在高速离心泵流场涡结构捕捉方面的优势,利用该方法对涡轮氧泵中离心轮与扩压器之间的动静干涉机理进行了阐释。结果表明:对于高速离心泵,传统Q准则以及λ2准则涡识别法错误地将壁面强剪切层识别为旋涡,而新Omega涡识别方法能够有效滤除流场中非旋转涡量部分,较好地捕捉流场中涡结构,可作为高速离心泵流场涡结构识别的首选方法。通过离心轮与扩压器动静干涉区域旋涡演化过程分析可知,涡轮氧泵离心轮与扩压器之间的动静干涉效应主要源自于扩压器叶片压力面上的周期性涡脱落现象。 展开更多
关键词 涡轮泵 omega涡识别 动静干涉 压力脉动 涡脱落
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基于Omega涡识别理论的自适应空化流动模型 被引量:3
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作者 屈念冲 许开富 +2 位作者 项乐 林荣浩 党枭睿 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期73-85,共13页
液体火箭发动机涡轮泵内存在多种空化类型,其发生机理有所不同,现有数值计算方法通常采用同一套模型预测所有类型空化,导致预测精度不足。为提高复杂空化流动的计算精度,提出了自适应空化流动模型。基于先进的Omega涡识别理论和ZGB空化... 液体火箭发动机涡轮泵内存在多种空化类型,其发生机理有所不同,现有数值计算方法通常采用同一套模型预测所有类型空化,导致预测精度不足。为提高复杂空化流动的计算精度,提出了自适应空化流动模型。基于先进的Omega涡识别理论和ZGB空化模型建立了相变系数自适应调整方法,以涡轮泵内两种典型空化(附着空化和泄漏涡空化)为对象,利用翼型实验对模型进行了验证。首先对比了几种涡识别方法的差异,发现Omega方法对阈值不敏感且物理意义明确,适合作为相变系数的取值依据;分析了相变系数对附着空化和泄漏涡空化的影响规律及两种典型空化的形成机理。结果表明:自适应模型相比ZGB模型,对泄漏涡空化的预测精度在大间隙下提升了约181%,小间隙提升了约27%,对附着空化的预测更接近实验结果;附着空化是吸力面脱落涡形成的原因,间隙泄漏流场的涡带和剪切层空化是由间隙泄漏涡和分离涡共同作用形成的。 展开更多
关键词 空化模型 omega涡识别 相变系数 附着空化 叶顶间隙泄漏涡空化
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基于Omega涡识别方法的径流式水涡轮尾水管涡带特性 被引量:2
6
作者 蒋宇浩 汤玲迪 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期395-402,共8页
为了研究水涡轮尾水管的涡带特性与Omega涡识别方法对尾水管涡带的识别效果,对比了Q准则和λ_(2)准则以及Omega涡识别方法对尾水管涡带的识别效果,并基于Omega方法和降维的Omega方法分析了不同工况下尾水管的涡带特性.结果表明:对于径... 为了研究水涡轮尾水管的涡带特性与Omega涡识别方法对尾水管涡带的识别效果,对比了Q准则和λ_(2)准则以及Omega涡识别方法对尾水管涡带的识别效果,并基于Omega方法和降维的Omega方法分析了不同工况下尾水管的涡带特性.结果表明:对于径流式水涡轮,通过合理调整阈值,Q准则和λ_(2)准则以及Omega涡识别方法均能识别到清晰合理的尾水管涡结构,而Omega方法阈值选取区间较小且具有不敏感性;水涡轮尾水管在小流量工况时会出现较长的涡带,不利于机械的稳定性.同时运用二维Omega涡识别方法与拟涡能指标,在不同工况下对尾水管各监测面进行定量分析,确定涡量浓度高的区域,研究尾水管的能量耗散规律.结果发现,尾水管进水口到弯管之间的区域涡量浓度最高,能量耗散最大,流态最不稳定,这可为该型式水涡轮的结构优化提供理论参考与数据支撑. 展开更多
关键词 尾水管涡带 涡识别 数值模拟 omega方法 拟涡能
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考虑热效应的液氧涡轮泵液封轮内流特性分析
7
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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爬升阶段飞机尾涡演化数值模拟
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作者 刘期建 张钰沁 姜沿强 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第34期14900-14905,共6页
为了完善不同阶段、不同机翼构型下的飞机尾涡研究,深入揭示尾涡生成与演化的规律,针对爬升状态A330-200飞机尾涡进行仿真分析。首先,选取第2襟翼构型构建机翼模型;随后,进行非结构化网格划分;最后,设置1 500 m爬升高度的仿真环境,采用S... 为了完善不同阶段、不同机翼构型下的飞机尾涡研究,深入揭示尾涡生成与演化的规律,针对爬升状态A330-200飞机尾涡进行仿真分析。首先,选取第2襟翼构型构建机翼模型;随后,进行非结构化网格划分;最后,设置1 500 m爬升高度的仿真环境,采用SST k-ω湍流模型进行数值模拟。通过涡量和Omega涡识别尾涡结构,进一步提取尾涡运动轨迹。并使用环量表征尾涡强度变化。结果表明,襟翼打开使翼尖涡初始强度降低95%,并诱导机翼生成了多涡对结构。随着涡系的不断融合,最终发展为稳定的四涡结构。演化初期翼尖涡间距不断减小;在8倍翼展处内襟翼涡下沉速率增加,内襟翼涡和翼尖涡的涡间距皆增大。内襟翼涡强度衰减速率高于翼尖涡,且更早进入快速衰减阶段。 展开更多
关键词 A330-200 飞机尾涡 襟翼涡 omega 数值模拟
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导叶对泵作透平内流涡结构演化规律影响的研究
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作者 史凤霞 王鹏程 +2 位作者 詹浩男 张登辉 宗雪雪 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第2期166-172,共7页
为了研究导叶对泵作透平流动状态及漩涡演化规律的影响,基于Omega方法分析泵作透平最优工况下涡结构演化过程。首先以无导叶Z_(0)=0透平为基础,然后为其添加导叶。结果表明:Z_(0)=0时漩涡结构比较紊乱,特别是出口涡相互作用使得其形态... 为了研究导叶对泵作透平流动状态及漩涡演化规律的影响,基于Omega方法分析泵作透平最优工况下涡结构演化过程。首先以无导叶Z_(0)=0透平为基础,然后为其添加导叶。结果表明:Z_(0)=0时漩涡结构比较紊乱,特别是出口涡相互作用使得其形态结构杂乱无序;Z_(0)=9时出口涡范围较小,漩涡形态及演化较为清晰;导叶内漩涡结构简单,演化过程十分清晰。Z_(0)=0时尾水管内主涡与小涡相互作用使得漩涡结构形态及旋向不明显;Z_(0)=9透平尾水管内螺旋形主涡与叶轮旋向相同,与小涡旋向相反。Z_(0)=9透平尾水管三个截面的切向和轴向速度均比Z_(0)=0有所提高,Z_(0)=9透平P1截面切向动能最大值比Z_(0)=0高96.40%。综上,导叶可以减少漩涡的产生,提升透平流场速度,降低水力损失。研究结果可对导叶式透平的设计运行提供一定的理论基础。 展开更多
关键词 泵作透平 导叶 涡识别 涡演化过程 omega方法
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液力透平小流量工况叶道涡识别与模态分析 被引量:1
10
作者 苗森春 凌泽居 +2 位作者 王鹏 刘乐琪 王晓晖 《农业工程学报》 北大核心 2025年第8期61-69,共9页
为明确离心泵作液力透平在小流量工况下性能陡降机理,该研究采用Omega涡识别方法和动态模态分解方法(dynamic mode decomposition,DMD)方法对一离心泵作液力透平在小流量工况下叶轮内涡结构的演化规律及非定常流动特性进行了研究。研究... 为明确离心泵作液力透平在小流量工况下性能陡降机理,该研究采用Omega涡识别方法和动态模态分解方法(dynamic mode decomposition,DMD)方法对一离心泵作液力透平在小流量工况下叶轮内涡结构的演化规律及非定常流动特性进行了研究。研究结果表明:基于Omega涡识别方法可以较好地识别出小流量工况下液力透平叶轮内部的涡结构,小流量工况下液力透平叶轮内部流动复杂,主要为大尺度长条状涡流动,局部为小尺度管状涡流动,多尺度旋涡周期性融合、分离及碰撞,导致动能损失;DMD方法能够有效地识别小流量工况下叶轮内复杂流动的脉动频率,经分解能够得到流场前4阶主要模态及其相关频率信息,其主要模态分为动静干涉模态、基本模态和耗散模态,其中2阶模态频率为0,1阶模态频率为叶轮转动频率,3、4阶模态频率分别为2倍及3倍叶轮转动频率,主要模态能够清晰地反映小流量工况下叶轮内复杂流动特征。研究结果可为拓宽液力透平的高效区提供参考。 展开更多
关键词 液力透平 叶轮 模态 小流量工况 omega涡识别方法 动态模态分解
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核岛上充模型泵设计与流动熵产分析
11
作者 刘笑宇 王海民 +4 位作者 李天斌 金乐 陈广福 季志远 施永涛 《流体机械》 北大核心 2025年第9期68-78,共11页
针对核岛化学和容积控制系统(RCV)上充泵不再承担高压安注任务及H-Q曲线陡峭化的设计要求,提出了一种高性能离心式上充泵水力模型设计方法。在单级初始模型泵(IMP)的基础上,增大叶轮出口直径和叶片出口角,减小出口宽度,并调整扩散器的... 针对核岛化学和容积控制系统(RCV)上充泵不再承担高压安注任务及H-Q曲线陡峭化的设计要求,提出了一种高性能离心式上充泵水力模型设计方法。在单级初始模型泵(IMP)的基础上,增大叶轮出口直径和叶片出口角,减小出口宽度,并调整扩散器的结构参数,构建了DMP1#和DMP2#两种设计模型泵。同时,对3种泵进行全流量及在最大运行工况下的空化流动进行了分析。结果表明,相较于IMP,DMP1#和DMP2#的最佳效率点均向小流量偏移,且H-Q曲线的陡峭程度都有所提高,在流量70,48,32m3/h的运行工况下,DMP1#和DMP2#的扬程分别提高了14,22,24m和20,31,33m;基于熵产理论及Omega涡识别准则分析了泵内流场,其中,湍流耗散与壁面效应是流动损失的主要原因,且在小流量工况下,熵产主要由叶轮叶片压力面尾缘涡强化和叶轮与扩散器动静干涉诱导的流动分离引起;在流量为70m3/h最大运行工况下,DMP 1#和DMP 2#的必需汽蚀余量(NPSHr)分别为4.3,4.2m,满足核电领域对NPSHr<7.8m的技术规范要求。研究可为上充泵的设计优化及流动分析提供理论依据。 展开更多
关键词 上充泵 结构设计 空化流动 熵产理论 omega涡识别准则
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水泵水轮机尾水管压力脉动特性及涡带特性分析 被引量:5
12
作者 刘斌 杨启瑞 +5 位作者 蒋涛 郑源 张玉全 郭绘娟 任慎明 李城易 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第7期241-248,共8页
抽蓄电站是电网的重要组成部分,水泵水轮机长时间偏离最优工况运行会导致水力不稳定问题,其中,尾水管涡带和压力脉动问题备受关注,严重影响机组安全稳定运行。以水泵水轮机为研究对象,分析了其尾水管内流特性与压力脉动时频特性。对比... 抽蓄电站是电网的重要组成部分,水泵水轮机长时间偏离最优工况运行会导致水力不稳定问题,其中,尾水管涡带和压力脉动问题备受关注,严重影响机组安全稳定运行。以水泵水轮机为研究对象,分析了其尾水管内流特性与压力脉动时频特性。对比了两种第二代和两种第三代涡识别方法对尾水管涡带演化过程的可视化效果,Omega-Liutex涡识别方法对阈值依赖性小且对涡带形态的识别更清晰完备,因此,采用Omega-Liutex涡识别方法研究了不同负荷工况下尾水管涡带的瞬态变化特性。研究结果可以为水泵水轮机稳定运行提供一定的理论参考。 展开更多
关键词 水泵水轮机 尾水管 omega-Liutex涡识别 压力脉动 涡带
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基于熵产理论的多级液力透平能量耗散机理分析 被引量:9
13
作者 王晓晖 蒋虎忠 +2 位作者 苗森春 白小榜 祁炳 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期162-172,共11页
液力透平作为一种液体余压能回收装置,在小水电建设和能量回收领域得到广泛应用,但其内部能量损失特性不清。以两级径流式液力透平为研究对象,基于熵产理论和Omega涡识别准则分析了各过流部件内能量耗散机理。结果表明:速度脉动和壁面... 液力透平作为一种液体余压能回收装置,在小水电建设和能量回收领域得到广泛应用,但其内部能量损失特性不清。以两级径流式液力透平为研究对象,基于熵产理论和Omega涡识别准则分析了各过流部件内能量耗散机理。结果表明:速度脉动和壁面效应是能量损失的主要来源,设计工况下二者总占比为98.03%。叶轮和导叶是透平内能量耗散的主要区域;小流量工况,叶轮损失占比较高;大流量工况下,导叶损失占比较高。叶轮内的能量损失源于叶片前缘分离涡、吸力面回流涡以及叶片尾缘涡等不稳定流动现象,而相对液流角与叶片进口安放角的不匹配是导致叶轮内产生不稳定流动的根本原因;在导叶和导叶Ⅱ-反导叶中,不同流量下导致其能量耗散的因素基本保持一致,叶片前缘失速涡和流动分离等劣态流动引起的动量交换是导致能量损失的主要原因。环形吸水室内流动的非对称性导致导叶Ⅰ各流道内熵产率分布不均匀,而导叶Ⅱ-反导叶通过正导叶的整流减小了冲击效应,各流道内熵产率分布均匀且高熵区较小。 展开更多
关键词 多级液力透平 熵产理论 omega涡识别准则 能量耗散 熵产率
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空化诱导的离心泵叶轮区流动特性与压力脉动分析 被引量:6
14
作者 郑源 赵雪莹 +3 位作者 周文杰 田启彪 曹思宇 夏凯歌 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期244-251,共8页
空化是一种复杂的多相流现象,空化发展中液体和蒸汽之间瞬态相变的产生,导致多尺度旋涡运动。瞬态空化动力学与空化涡结构的演化密切相关。采用对比结合Q准则、Omega判别法两种涡识别方法,探究设计流量Qd为0.321 m3/s下不同空化程度时... 空化是一种复杂的多相流现象,空化发展中液体和蒸汽之间瞬态相变的产生,导致多尺度旋涡运动。瞬态空化动力学与空化涡结构的演化密切相关。采用对比结合Q准则、Omega判别法两种涡识别方法,探究设计流量Qd为0.321 m3/s下不同空化程度时离心泵叶轮区的空泡、涡旋特性及其对压力脉动的影响。基于Schnerr-Sauer空化模型对立式单级单吸蜗壳式离心泵在空化初始阶段、空化发展阶段、空化状态转变阶段、空化恶化阶段4个不同空化程度时的全流道流场进行数值模拟分析。结果表明,空化情况下叶轮区域流动复杂,空泡形态与旋涡的生成变化相互影响,二者共同影响叶轮域内压力脉动的变化。Omega方法能够精准捕捉到叶轮进口的回流涡、叶轮流道内通道涡和叶轮尾缘处的尾迹涡;空化初期,受通道内大面积通道涡及蜗壳隔舌动静干涉的影响,出现各叶片上空泡大小不同的情况;空化严重时受空泡脱落影响出现气液混合的高速涡团,导致低频压力脉动信号增加,空泡移动至高压区溃灭释放的能量导致出口压力脉动显著升高。 展开更多
关键词 离心泵 空化 压力脉动 涡识别 omega
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小流量工况下混流泵涡识别及其演变规律 被引量:6
15
作者 赵斌娟 刘雨露 +3 位作者 韩璐遥 曹可凡 陈汇龙 黄忠富 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期231-238,共8页
为了研究小流量工况下混流泵内部流动状态及涡结构的演化规律,采用大涡模拟的计算方法并结合先进的Omega涡识别方法,对某混流泵小流量工况下的涡结构进行识别,获得了叶轮内部典型涡结构的特征和演化规律,并与叶片表面的涡量生成和流动... 为了研究小流量工况下混流泵内部流动状态及涡结构的演化规律,采用大涡模拟的计算方法并结合先进的Omega涡识别方法,对某混流泵小流量工况下的涡结构进行识别,获得了叶轮内部典型涡结构的特征和演化规律,并与叶片表面的涡量生成和流动分离情况进行对比分析.研究结果表明:Omega方法克服了第二代涡识别方法需要人为调节阈值的缺陷,可以较好地识别小流量工况下混流泵内部的精细涡结构;在小流量工况下,混流泵内的叶片斜向涡带、叶尖涡和叶尖分离涡、通道涡以及尾缘脱离涡是叶轮流道内生成的典型涡结构,它们有各自独立的生成和发展过程,又相互作用,使叶轮内流场更加紊乱.本研究揭示了小流量工况下混流泵内部特有的涡结构特征与演变规律,可为包括混流泵在内的叶轮机械流场分析和性能优化提供一定的理论指导和技术支撑. 展开更多
关键词 混流泵 小流量工况 涡识别 涡演变规律 omega方法
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离心泵叶顶泄漏涡结构特性研究 被引量:12
16
作者 王李科 卢金玲 +3 位作者 廖伟丽 王维 冯建军 罗兴锜 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期738-748,共11页
叶顶间隙产生的泄漏涡会对半开式离心泵性能产生不利影响,为了探究不同流量工况下泄漏涡结构及其运动轨迹的变化规律,本文采用SST k-ω湍流模型对半开式离心泵进行全流道数值模拟,分析了泄漏涡的结构特征和泄漏流速度分布,改进了泄漏涡... 叶顶间隙产生的泄漏涡会对半开式离心泵性能产生不利影响,为了探究不同流量工况下泄漏涡结构及其运动轨迹的变化规律,本文采用SST k-ω湍流模型对半开式离心泵进行全流道数值模拟,分析了泄漏涡的结构特征和泄漏流速度分布,改进了泄漏涡运动轨迹预测模型。结果表明,数值模拟值得到的外特性与试验值吻合较好;叶顶泄漏流相对速度的弦向分量的最小值出现的位置与泄漏涡的初始位置重合,并且随着流量的减小向上游移动。叶片进口边负的弦向分量导致回流的形成,而法向分量的增大是导致小流量工况前缘溢流和大流量工况叶片尾缘二次泄漏流的根本原因。叶顶间隙内速度梯度较大的泄漏流会引发高熵产,并且与主流混掺形成泄漏涡,在泄漏涡周围同样引发高熵产,高熵产区面积随着流量的减小而增大。改进轨迹预测模型用叶顶间隙进口的平均速度代替了原先叶轮进口平均速度,扩展了预测范围,减小了预测结果的误差,说明改进模型能够很好地预测泄漏涡核的迁移轨迹。 展开更多
关键词 离心泵 泄漏涡 omega涡识别准则 前缘溢流 熵产
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基于非定常空化流动的离心泵涡旋结构数值分析 被引量:9
17
作者 伍杰 邱宁 +2 位作者 朱涵 徐佩 司乔瑞 《西华大学学报(自然科学版)》 CAS 2023年第1期90-99,共10页
为了明晰空化流场涡旋结构的形成机理及流动影响,采用数值模拟方法对一台离心泵进行非定常空化流动仿真,基于速度分量分析截面二维涡旋结构,对叶片表面涡量进行数值提取,对比讨论其周期性的演变过程,同时还应用新Omega(Ω)涡识别方法对... 为了明晰空化流场涡旋结构的形成机理及流动影响,采用数值模拟方法对一台离心泵进行非定常空化流动仿真,基于速度分量分析截面二维涡旋结构,对叶片表面涡量进行数值提取,对比讨论其周期性的演变过程,同时还应用新Omega(Ω)涡识别方法对叶轮流道三维涡旋结构进行分析。结果表明:随着汽蚀余量的降低,空化覆盖面积增大,泵内流动变得紊乱,形成局部旋涡;由于空化流场影响,涡旋结构主要在叶片吸力面生成并演变,在临界空化时,涡旋还会随着空腔的卷起而脱离叶片表面;在动静干涉作用之下,叶片尾迹涡脱落并附着于隔舌前端的蜗壳壁面;基于新Omega涡方法捕捉到空腔内部的三维涡旋结构稳定,在临界空化条件下叶轮流道下游三维涡旋结构破碎且紊乱。 展开更多
关键词 离心泵 数值模拟 空化 omega涡方法 动静干涉
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Liutex-涡定义和第三代涡识别方法 被引量:72
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作者 刘超群 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2020年第3期413-431,478,共20页
本文回顾了涡定义和涡识别方法的发展历史,着重介绍了作者UTA(University of Texas at Arlington)团队及其合作者在涡科学和湍流研究的一些最新学术创新成果。UTA团队发现了可以定量描述流体刚性转动部分的物理量——Liutex向量,其主要... 本文回顾了涡定义和涡识别方法的发展历史,着重介绍了作者UTA(University of Texas at Arlington)团队及其合作者在涡科学和湍流研究的一些最新学术创新成果。UTA团队发现了可以定量描述流体刚性转动部分的物理量——Liutex向量,其主要思想是把流体刚性转动从流体运动中提取出来,进而用Liutex来定义和识别涡结构,并已在广泛应用中证明了其作为涡识别方法的优越性。基于Liutex向量可以进一步研究涡量分解、速度梯度张量分解、流体运动分解、湍流结构、湍流生成机理以及旋涡的科学识别,为流体运动学的发展开辟了广阔的研究空间。区别于第一代涡识别方法和第二代涡识别方法,Liutex是一个向量,其方向代表当地转轴,大小代表当地流体刚性旋转角速度的二倍。本文详细介绍了基于Liutex向量的第三代涡的定义和识别方法,包括Liutex等值面、Liutex-Omega等值面、Liutex向量线、Liutex涡核线、以及最新发现的中低雷诺数湍流边界层中的Liutex-5/3幂次相似律,其发现很大程度上扩大了传统湍流能谱幂次律的适用范围,对建立湍流模型具有重要意义。 展开更多
关键词 涡量 Ω方法 Liutex向量 Liutex涡识别 Liutex-omega Liutex core Liutex相似律 湍流结构
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超声速平板边界层中流向涡的生成条件
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作者 王乾 黄章峰 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期886-896,共11页
针对马赫数为4.5的超声速平板边界层,基于线性稳定性理论(LST)选取初始扰动组合,通过直接数值模拟(DNS),计算了第一模态不稳定波扰动组合沿流向演化生成流向涡的过程。采用改进Omega-Liutex旋涡识别方法进行涡识别,结合流向不同位置截... 针对马赫数为4.5的超声速平板边界层,基于线性稳定性理论(LST)选取初始扰动组合,通过直接数值模拟(DNS),计算了第一模态不稳定波扰动组合沿流向演化生成流向涡的过程。采用改进Omega-Liutex旋涡识别方法进行涡识别,结合流向不同位置截面的流线图,分析了流向涡的生成特性。根据流向涡在zy截面内的流线特征,提出了流向涡的生成条件,研究发现:流向涡可以直接通过一对展向对称的第一模态不稳定斜波扰动与基本流叠加得到,不是必须经过非线性作用。 展开更多
关键词 超声速平板 边界层 线性稳定性理论 流向涡 直接数值模拟 改进omega-Liutex旋涡识别法
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