應用fluent軟件及標準k-ε湍流模型和多參考坐標系,實現了沖壓式多級離心泵任意一整級(包括葉輪、導葉及泵體)的全三維流場的數值模擬。通過分析沖壓泵內流場的壓力分布和流速分布,計算出泵的特性曲線,并與實驗性能曲線進行對比驗證,為沖壓泵的優化設計提供參考。

目的應用專業計算流體動力學（computationalfluiddynamics，cfd）分析軟件fluent，對一種具有長短葉片的sarns離心式血泵的內部流場進行三維數值模擬。方法利用solidworks軟件對sams型血泵進行三維建模，然后對所建模型網格處理，通過選取標準，κ-ε湍流模型和simple算法，具體分析了內部流動狀態、壓力分布、壁面剪切力等流場特性。結果結果表明，該離心泵內部流場分布較不勻，葉片及血泵出口處有回流和旋渦現象，剪切力大小基本處于致紅細胞破碎的臨界狀態之下，高轉速下剪切力最大，主要分布在葉輪區域，但暴露時間極短，基本滿足血液生理要求。結論該研究為sarns血泵的進一步優化提供了理論基礎。

基于加大流量設計法,采取增加分流葉片和增大喉部面積等措施,提出了低比速離心式消防泵的設計方法。運用fluent軟件對設計的樣泵進行了數值模擬,計算結果表明,泵內部流動穩定,靜壓分布合理,湍動能小且分布均勻。設計的樣泵性能曲線平坦,高效區寬,效率高,滿足了消防泵的特殊性能要求。通過對比試驗討論了分流葉片和喉部面積對消防泵性能的影響,試驗結果表明:分流葉片可以有效地控制軸向旋渦,提高泵的揚程和效率;增大喉部面積有利于獲得平坦的性能曲線,同時可以擴大高效區范圍和提高最高效率。

針對bjl5多級消防離心泵軸向力不平衡的問題設計了平衡盤裝置,并優化了平衡盤的各個基本參數。應用計算流體力學(cfd)對平衡裝置內的壓力分布及液體流速進行了數值模擬計算,分析平衡間隙對泄漏以及平衡裝置性能的影響。

機械密封性能是影響森林消防用離心泵使用性能的重要因素。分析了森林消防用離心泵機械密封失效的原因,改進了機械密封的結構,這對森林消防用離心泵的可靠性和經濟性有重要意義。

多級離心消防泵XBD-DN系列

結合國內某離心風機,在分析其結構特點性能的基礎上,建立了離心風機的有限元模型,并借鑒國內外的風機技術標準和風機入系統后運行狀態,分析了風機內部流場情況以及雙出風口空氣流動情況并得出了結論。

離心式消防泵在運行過程中常常會因各種故障而影響其正常運轉,甚至不能實現水、泡沫等滅火劑的供給。因此,提高離心式消防泵運行的可靠性是緊急狀態下保證火場供給能力的重要舉措。結合離心泵的結構原理,綜合分析了離心式消防泵在使用過程中的常見故障,給出了離心式消防泵故障的快速診斷方法,并有針對性地提出了預防和處置離心式消防泵故障的措施。

對一種典型的離心式通風機進行了整機內部流場的數值模擬,通過劃分計算區域、選擇合適的計算網格、采用合理的湍流模型和邊界條件等方面的處理,得到了一種計算值與試驗值相當吻合的一種數值模擬方法。在此基礎上對計算結果中出現的二次流以及邊界層分離等現象進行了分析。

以北趙引黃工程謝村站用多級雙吸式離心泵為研究對象,基于雷諾時均n-s方程,采用sstk-ω湍流模型,壓力速度耦合使用simplec計算,對泵內部流動進行了三維定常全流場湍流數值模擬,得到不同工況下該泵內部流動的速度矢量圖等流場信息.在對其內部流動規律進行了定性分析的基礎上,預測了泵的性能,并與現場測試結果進行了對比分析.分析結果表明:首級葉輪首級壓水室以及次級葉輪次級壓水室內流動較均勻；由于過渡流道的結構特點以及流動慣性,流體在首級壓水室進入過渡流道時,在流道突然擴大區域形成了旋渦,旋渦區域大小與流量有關；預測揚程值與現場測試揚程吻合較好,預測揚程最大誤差為2.7％,而預測的流量-水力效率曲線與現場測試流量-機組效率曲線變化趨勢一致.水泵內部流動的數值模擬可為工程中泵設計階段的性能預測和結構優化提供依據.

根據某雙吸離心泵設計的性能要求,以原有的比轉速相近的雙吸泵流道為基礎,采用相似換算法得到新雙吸離心泵流道的初步設計。借助cfd數值模擬技術對新設計方案進行性能預測分析,以進行流道的修改和優化,最終達到該雙吸離心泵設計的性能要求。將最終設計結果進行多工況的性能預測,得到在可能運行范圍內的性能曲線,并同原雙吸離心泵試驗值相比較,驗證了設計結果的可靠性。

通過fluent前處理軟件gambit對md40-6.3多級清水離心泵的導葉進行三維建模,生成網格,利用fluent對設計工況下的三維紊流場進行了計算,得知:速度流經擴散段逐漸減小,壓力逐漸增大,從反導葉出口的速度值可以看出反導葉出口的速度大于下級葉輪進口速度,且出口處產生了旋渦,并且在壓力圖上可以看到在出口區產生了一個低壓區等流動特征.以此證明了此反導葉設計的不合理,為改進其線型、軸間震度及葉片厚度的變化規律提供了依據.

流體機械的設計方法和思想都來自于大量實驗,通過這樣的方法能夠得到較好的風機基本技術參數,但對通風機內部流場的認識還有待于進一步的研究。隨著流體力學理論,特別是計算流體力學(cfd)方法的發展,將傳統設計模式中的復雜、耗時的部分,可以用先進的cfd技術代替,利用計算流體力學進行數值模擬已逐步成為了解流體機械內部流動狀況的重要手段。通過這種"數字仿真"可以充分認識風機內流動規律,從而為改進設計提供了有效可靠的依據,大大減少了實驗的工作量和費用。

采用simple算法、kε-ap模型和混合四面體非結構網格在笛卡爾坐標系中對離心式污水泵內部流場進行了數值模擬,得出了污水泵內固體顆粒的流動規律以及固體顆粒的分布特征,為離心式污水泵的優化設計提供理論參考。

為了分析離心式水泵內三維不可壓縮流體的相關特性,以便更好地利用其結果對離心式水泵進行設計與修正,運用cfdesign流體分析軟件,對離心式水泵內三維不可壓縮湍流的流動進行了數值模擬,分析了離心式水泵吸入室、渦室內流體不同截面處的壓力及速度特性,并得到了泵的流量及揚程值,其結果與實驗值達到了很好的吻合。

立式單級離心消防泵XBD系列

利用商業軟件fluent對離心式引風機內部流場進行數值模擬,以n-s方程和rngk-ε模型為基礎,采用拉格朗日顆粒軌道模型,得到離心式引風機內顆粒沉積情況,采用氣流吹掃方法,并比較不同吹掃速度下的吹掃效果,為解決顆粒沉積提供一定的參考。

應用matlab仿真模擬與試驗的方法,研究了森林消防泵的性能特性。搭建水泵試驗平臺,進行了性能試驗,獲得了消防泵的性能特性曲線。同時,采用matlab/simulink建立泵的仿真模型,分析了該森林消防泵的性能特性,并與試驗結果相比較,二者吻合良好,驗證了模型的正確性,具有經濟性和實用性,對于森林消防泵后續的研發和生產具有重要的指導意義。

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利用cfd技術對xa3220-211型消防泵進行了優化設計。對比分析了10種設計方案的流線分布、揚程、效率以及軸功率。結果表明:采用分流葉片(長短葉片)能夠有效地提高泵的揚程,改善內部流動;優選方案c經過試驗,最高效率達到了50.5%,最高揚程達到87.6m,高效區寬,揚程曲線平坦,并且在1.5倍流量工況下的軸功率不超載,滿足了設計要求。

為了解多級離心泵首級葉輪內部流動特性,基于n-s方程和標準κ-ε湍流模型對三長三短復合葉輪和四長四短復合葉輪內部流動進行了數值模擬,獲得了兩種葉輪在額定工況及非額定工況下的內部流場分布并進行了分析。結果顯示,四長四短葉輪可改善葉輪內部流場、提高葉輪吸力面壓力,進一步阻止小流量下的脫流現象,有效提高了整個泵的揚程和效率及高效區。

針對某低比轉數雙吸離心泵在小流量工況下出現回流的問題,利用cfd技術對雙吸泵及吸水室內部流場進行數值模擬研究,并提出定點速度值分析法,模擬流場測試試驗中采用的動態探針采樣測試系統,對回流問題進行研究。通過對葉輪進口相應測試點在不同流量下的速度變化進行統計分析,發現其變化規律和理論分析結果與以往文獻中試驗總結的規律變化一致。并根據曲線變化及理論分析結果,提出回流誘發流量點、回流穩定流量點、回流變化區間的概念。并在理論分析基礎上,提出葉輪進口回流區有效厚度值的定義及預估方法。