为了研究自吸泵副叶轮几何参数及平衡孔位置对副叶轮密封能力的影响,根据实际工程应用选取副叶轮不同结构叶片形式、叶片个数以及排气孔大小3个因素,每个因素选取3个水平变量,按L(3~3)正交试验方案,设计了9组自吸泵副叶轮密封结构方案。通过CFD数值计算方法对自吸泵的全流场进行三维数值分析,采用RNG κ-ε湍流模型和多重参考系的雷诺时均N-S方程,获得影响副叶轮密封能力的3个因素的最优匹配关系,并结合试验结果进行分析。结果表明:在满足自吸泵动力密封的情况下,副叶轮叶片结构形式对自吸泵密封能力影响较大,其次是副叶轮叶片个数及排气孔大小。同时发现,在副叶轮密封腔上开设排气孔可以明显缩短自吸泵的自吸时间。通过正交试验方案对比,自吸泵副叶轮动力密封设计时采用径向型直叶片结构形式、选取合适的叶片数并配合密封腔排气孔,...

为了研究不同形式密封结构对高速离心泵密封动力学特性的影响,通过数值计算的方法对环形密封、迷宫密封、轴向槽型密封3种不同形式的密封结构在相同边界条件下的泄漏量、刚度阻尼特性和密封内流特性等方面进行了研究。研究结果表明:迷宫密封的密封效果最好,环形密封次之,轴向槽型密封最差;轴向槽型密封的泄漏量比迷宫密封高出34%。然而,轴向槽型密封的主刚度系数和主阻尼系数较迷宫密封高出1倍以上,密封动力学特性最好;且轴向槽型密封可以减弱密封内部环流,减弱进口预旋速度。

为研究诱导轮叶片表面开缝对高速离心泵空化性能的影响规律,设计叶片开缝系数k为0(叶片未开缝)、6.7%、13.3%、20%和26.7%五种叶片开缝方案。基于RNGk-ε湍流模型和Reyleigh-plesset空化模型对高速离心泵进行全流道三维数值模拟,对比分析了诱导轮截面内流线和压力分布规律、诱导轮内空泡发展过程及离心泵的空化特性曲线。研究结果表明诱导轮叶片入口轮缘处开缝可减小亦或是消除该区域的低压区,且对离心泵的水力性能的影响较小;缝隙可抑制并减小初生空化阶段空泡体积分布;开缝系数k对高速离心泵空化性能的影响存在最优值,该研究中开缝系数k=13.3%时,诱导轮的空化性能表现最优。

为研究核主泵内部空化流动对能量转换的影响,采用RNGk-ε湍流模型和Rayleigh-Plesset空化模型对设计工况下核主泵模型泵进行了全流场空化模拟,得到核主泵发生空化时叶轮内气泡分布规律.选取叶片吸力面的前盖板流线和后盖板流线,通过分析不同空化工况下这两条流线上的动扬程与静扬程变化规律,研究核主泵发生空化时,空化流动对叶轮内能量转换的影响.结果表明核主泵内流体的能量主要由叶轮中后段提供,且从前盖板到后盖板,叶片做功能力逐渐减弱;空化干扰叶轮内流体流动,导致空化区域相对速度增大,压力减小,在气泡密集区域,叶片做功能力几乎为0;随着空化程度加剧,无空化区动扬程增大,静扬程减小,且静扬程减小幅度大于动扬程增大幅度,从而引起泵扬程和效率下降;随着空化程度加剧,动、静扬程突变程度加剧,增大了叶轮内的流动损失,进而导致泵扬...

为了研究等螺距诱导轮的螺距变化对离心泵扬程、效率及汽蚀性能的影响,基于连续性方程、雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型,对一多级离心泵在设计工况下进行数值模拟.选择螺距为44.2、33.2、30.0、24.9 mm四种诱导轮方案,分别进行数值模拟,得出螺距对诱导轮扬程、效率及泵外特性和汽蚀性能的影响规律及原因.结果表明减小诱导轮螺距可以降低诱导轮和泵的扬程,但当螺距过小时,其沿程及入口冲击等流动损失大幅增加,导致诱导轮不产生扬程而仅仅成为阻力部件.增大螺距,诱导轮扬程增大,而过高诱导轮扬程会降低泵的效率.另外,在一定范围内增大诱导轮螺距,可降低泵的必需汽蚀余量,提高泵的抗汽蚀性能;44.2、33.2、30.0 mm螺距诱导轮泵的必需汽蚀余量分别为0.87、1.05、1.33.与30.0 mm螺距诱导轮方案相比,螺距增大10.7%,泵必需汽蚀余量降低21%;螺距增大47.3%,泵必...

基于多重参考系下的雷诺时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,对核主泵导叶在不同周向位置缩比模型的内部流动进行全三维非定常数值计算.分析导叶周向位置对核主泵叶轮径向力的影响,基于数值计算结果表明：导叶位置变化对核主泵能量性能有明显的影响,扬程、效率的最大变化率分别为2.47%、1.52%,扬程和效率的最大值均出现在导叶周向位置角为5°时,说明此时核主泵性能最优;在设计工况下随着导叶周向位置的变化作用在叶轮上的径向力随时间呈周期波动,径向力脉动频率以叶片通过频率为主,其中导叶周向位置在5°时径向力分布比较集中,有利于核主泵的安全运行;导叶处于最佳周向位置时随着流量的变化作用在叶轮上的径向力先减小后增大.在非设计工况下,作用在叶轮上的径向力分布随机性较强,故在设计工况下可以降低核主泵在运行过程中的振动.

为研究空间导叶出口边位置对井用潜水泵性能的影响规律,该文针对250QJ125型5级井用潜水泵,在其他几何参数均给定的条件下,通过沿轴向改变原始导叶的出口边位置,使其既满足与旋转轴线垂直又与半径线重合,设计了6个模型方案.基于雷诺时均N-S方程和RNG k-ε模型,采用SIMPLE算法对6个模型方案进行全流道三维数值模拟,获得各方案的扬程与效率,发现导叶出口边位置沿轴向延伸30 mm时,为最佳改进方案,此时模型泵水力效率提升1.2%,扬程增加6.8 m.同时根据各方案在设计工况下外特性的计算结果,提取各方案第1～5级的叶轮数据,发现原方案与最佳改进方案相比,首级叶轮水力效率、扬程基本相同,原方案的其余次级叶轮效率、扬程与其首级相比差距较大,最佳方案的其余次级叶轮效率与首级叶轮基本持平,扬程下降1 m,但是相比于原方案的其余各级扬程,均大约提升了2.2 m...

基于连续性方程、雷诺时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型，对核主泵内部流场进行稳态数值计算，并进行试验验证。根据数值计算结果分析导叶、蜗壳内静压回收与总压损失、压力变化等特性。结果表明，数值计算性能预测结果与试验结果吻合；在小流量工况下导叶内总压损失明显大于蜗壳，两者变化趋势刚好相反，随着流量的增大导叶内的总压损失减小而压水室内的增大；在大流量工况下导叶内总压损失在总损失中占主要部分，随着流量的增大导叶和压水室内的总压损失变化一致，都增大；静压回收主要在导叶中进行，在蜗壳中静压回收小；导叶工作面与背面的压力随流量的增大均减小，在大流量工况时减小程度更大；叶轮流道内压力随流量的增大逐渐增大，并且在叶轮流道中后段压力分布不均匀，压力梯度大，最大压力位于压力面靠近叶片尾缘处；...

为了研究环形压水室结构对于核主泵水力性能的影响,在保证其他过流部件几何参数不变的前提条件下,以某型核主泵模型为研究对象,设计3种不同截面面积环形压水室的核主泵模型,并基于RNGk-ε湍流模型和滑移网格模型,对以上3种缩比模型内部流动进行全三维数值模拟,通过试验证实了数值计算数据与试验数据的吻合性与该数值模拟方法的可靠性。结果表明:在设计工况下运行,压水室截面面积变化对核主泵性能影响不大;偏离设计工况,适当增大压水室截面面积能够提高核主泵的扬程、效率和静压能占比,并改善压水室内部流动特征;而偏小的压水室截面面积会使其内部流动损失增大。在实际泵产品的设计和研究过程中,结构尺寸允许的条件下适当增大压水室截面面积有利于提高核主泵的整体性能。

高压水射流是一项一直以来备受行业广泛关注的应用技术,它借助于液体增压原理经特定喷嘴或增压设备将机械能转换为压力能并经由喷嘴小孔形成具有较高能量的射流来解决一系列工程性问题。文章论述了不同种类的高压水射流及其工作原理,对该技术在清洗除锈、水切割、破岩粉碎等领域的应用现状和工艺特点作以梳理,并展望了该项技术的研究趋势与发展前景,期望对进一步探索高压水射流的深层机理及扩展其应用范围提供可借鉴的研究思路。