为了提高水平轴潮流能水轮机叶片翼型空化性能,提出一种基于粒子群算法(PSO)的翼型性能多目标优化方法,主要针对较大攻角下翼型表面压力系数最小值;同时为保证翼型水动力性能,以翼型压力系数最小值及升力系数等建立多目标优化函数.通过程序调用XFoil对优化翼型水动力性能进行过程分析,替代计算流体动力学(CFD)分析,节省优化时间.采用此方法对NACA63-815翼型进行优化并采用CFD方法重点研究2个攻角工况下优化翼型与原翼型在3个空化数(1.0、1.5和2.0)下的空泡分布对比.结果表明,优化翼型在6.8°和10.8°攻角下压力系数最小值分别提升了17.0%和45.8%,最大升阻比提高了6.0%和61.1%.翼型的空化初生及全空化性能均得到明显提升,水动力性能也得到了提升,验证了此优化方法的可行性.

离心泵的水力诱导激振影响泵的安全稳定运行。为了揭示离心泵水力诱导激振特性,以一台单叶片离心泵为试验对象,采用两个垂直布置的涡电流位移传感器测量离心泵空转及抽水时叶轮口环的瞬态位移,获得了叶轮口环瞬态位移的时域图、频域图以及口环位移轨迹图。基于霍尔感应器的键相信息,采用华科水力机械综合测试仪获得了离心泵在不同流量工况的水力诱导激振特性。试验结果表明,离心泵空转及抽水时时域图、频域图相似,波形均为周期性重复的畸变正弦曲线,主频均为叶轮转频,口环位移轨迹图均为畸变的椭圆形,但抽水时口环位移幅值有所减小。离心泵的水力诱导口环位移轨迹图在不同流量工况下均为畸变的椭圆形,在210°～300°之间出现一个突变区域,水力诱导激振在小流量工况显著增强,在额定工况及大流量工况水力诱导激振基本不变。

混流泵水力诱导的机组振动是混流泵运行失稳的重要因素之一，为了研究混流泵水力激振诱导的机组振动情况，基于本特利408数据采集系统，测量获得了空载和负载工况下混流泵泵体和泵体基座不同位置处的振动信号，通过希尔伯特-黄变换对原始振动信号进行经验筛分分解，获得了不同模函数分量的频谱分布。研究结果表明，相比空载运行，混流泵负载工况运行时水力诱导的机组振动明显加剧，但在不同方向上，水力激振引起的振动各不相同。X方向上2个工况下的振动频谱分布基本相似，而在Y方向、Z方向和混流泵底座上，负载工况下波形的频带分布变窄，能量分布较为集中，且Z方向的原始振幅要明显大于Y方向，约为Y方向原始振幅的2倍。混流泵负载工况运行时，低频振动占据主要振动能量分布，使得不同模函数分量的主频向低频方向移动，水力...

为了深入分析混流泵启动过程的瞬态流动结构,研究启动过程叶轮内部能量分布特性及其对瞬态性能的影响,基于正则化螺旋度法提取瞬态流场涡核,对启动过程进口段、叶轮和导叶段内部流动进行涡结构分析,并运用过流断面诊断法对混流泵启动过程内部流动进行诊断。研究结果表明进口观测截面流场的涡核结构受叶轮叶片数的影响较大,涡核总体呈现从分散到集中的演化过程;随着转速增加,叶轮内涡结构正向和反向涡交替变化,并在转速稳定后流动逐渐趋于稳定;导叶内的涡结构在启动初期呈非对称性分布,当转速稳定后,涡结构区域逐渐减少并呈现规律性分布,流体流动趋于稳定。在混流泵启动过程中,随着叶轮旋转加速,总压流随之迅速增大,叶轮对流体做功,流体获得的能量迅速增加;由于流体惯性,加速末期流体获得了大于稳态转速下的能量,这种瞬态效应的...

深井离心泵在机井内工作,其外径受井径的限制,为了解决原有的设计方法难以充分地利用有限的空间来进一步提高单级扬程的问题,采用自主创新的极大扬程设计法,成功研制出了100SJB8新型深井离心泵,测试结果表明该泵的单级扬程提高了50%,而且效率超过国家标准9.8%。同时,通过CFD对100SJB8型井泵叶轮内部流场的计算,验证了通过适当加大叶轮前盖板外径以提高单级扬程、减小后盖板外径以实现过流通畅的这一设计思想的正确性。最后通过CFD计算结果与实测结果的比较也充分证明了极大扬程设计法在提高扬程和效率上的优越性。

基于RNGk-ε湍流模型对斜流泵内部三维流场进行了数值计算，重点针对非设计工况下的斜流泵叶轮进出口环量分布特征进行了分析。研究结果显示，在设计点附近的叶轮进口环量受叶片进口边影响较大，不同采样线的环量分布具有一定差异，小流量工况下受到叶轮进口回流的影响，不同采样线的环量分布趋于一致。叶轮出口环量分布受采样线位置影响较小，在设计流量点时，叶轮出口呈等环量分布。在小流量工况点，受到叶轮出口回流的影响，叶轮出口外缘处的环量数值显著增大。通过研究还发现，从叶轮出口流道通过轮毂一侧回流进入叶轮的流体微团具有与叶轮旋转方向相反的圆周速度分量，其环量数值甚至低于同工况下的叶轮进口环量值。

为探明汽车发动机冷却泵在高负荷运转条件下，普遍存在的性能指标急速下滑，甚至失效的问题，采用 CFD数值计算，研究冷却泵密封间隙大小对泵性能参数的影响。分别计算了完全密封、密封间隙分别为0．2mm，0．3mm 及无密封条件下的外特性参数，并作了分析对比。计算结果表明，在密封完全失效的条件下，泵指标只能达到设计指标的60％，而在0．2mm 间隙下，性能指标也已下降10％。考虑到冷却泵始终处于振动环境中运行，而通常的端面密封很难长时间保持有效。因此，提出一种屏蔽式的冷却泵，并初步进行了研究。

由于塑料具有成本低、轻巧、表面光洁等优点已获得广泛的工程应用。但传统扭曲空间导叶由于叶片几何边界复杂,很难通过注塑工艺进行生产,而应采用圆柱叶片。因此,本文通过125QJ20型塑料泵的研发,设计出新型轴向导叶。为分析该导叶的性能,结合自主开发的导叶设计软件DLSJ,根据参数设计出另一径向导叶模型,并将同一叶轮分别与两个导叶进行匹配。再通过Fluent 软件,采用标准k-ε模型、SIMPLEC 算法对这两组模型分别进行了全流场数值计算,并对导叶内部内流场进行对比分析,结果表明轴向导叶外特性明显优于径向导叶。通过流场分析,该新型轴向导叶能改善导叶内部流动,提高井泵水力性能。同时,新导叶具有注塑简单的特点,可有效降低成本,有着较好的市场前景。

以一后掠角为60°的后掠式轴流泵为研究对象,采用PIV技术对其内部流场进行测量,得到了0.8Qopt,1.0Qopt,1.2Qopt3个工况下叶轮在一个流道周期的12个拍摄截面上的速度场。发现在0.8Qopt工况下,经过后掠叶片的流体具有明显的径向流动趋势,流量越小径向流动趋势越明显。叶轮内流体在后掠叶片进口边和转轮端壁区容易出现低速区域,并且流量越小低速区域越大;在靠近轮缘附近,叶片进口边压力面上的流体会向吸力面流动,流量越小该现象越明显。研究结果对掌握不同型式叶片的轴流泵内部流动特性具有重要的理论指导作用。

针对污水池清淤问题，在一潜水排污泵进口处设置一搅拌装置，研究带有前置搅拌装置污水泵在污水池中的流动特性。研究表明，基于CFD计算的污水泵外特性结果与试验结果基本吻合，数值模拟结果具有较好精度；对比无前置搅拌装置的潜水排污泵，发现装有搅拌装置后泵的轴功率升高，效率下降；对整个污水池系统的流场进行分析，发现污水池内出现旋涡及附壁效应，说明泵前设置搅拌装置有利于池底清淤；固相颗粒主要聚集于叶轮流道中下游及蜗壳周边壁面处，叶片工作面的进口、出口以及叶片背面中间部位磨损稍微严重，而叶片流道中间部位及靠近叶片背面出口处的磨损相对轻微。