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提出了用正反問題迭代法設計混流泵葉輪的新方法。該方法能夠有效地彌補傳統方法設計葉片時軸面流動的計算僅滿足流體連續方程的缺陷,同時考慮了葉片形狀對軸面流場計算的影響。通過兩類相對流面迭代求解流體連續方程與運動方程,完成設計葉輪的正問題計算。采用逐點積分法進行葉片骨線繪型,在軸面上加厚葉片,在保角變換平面內修圓葉片頭尾部,完成反問題設計。正反問題迭代計算直至收斂,最終完成混流泵葉輪的設計。采用SIMPLEC算法,通過求解Navier-Stokes方程和RNGk-ε湍流模型方程,模擬了混流泵葉輪內的三維流場,獲得了葉輪內的速度與壓力分布。結果表明:正反問題迭代方法設計的葉片對于水流的控制能力增強,葉輪內部流動穩定,壓力分布均勻,具有更優的水力性能。
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在設計工況下,對一個較高比轉速的混流泵葉輪內部流動進行三維湍流數值模擬計算.通過分析混流泵葉輪內部的流動特點,發現由于局部結構設計不合理,流道內產生了較大范圍漩渦區和壁面脫離現象,增加了流動損失.針對這一問題提出了改進措施,采用一種多參數的優化方法對葉輪葉型進行設計,并分析了葉片型線對葉輪內部流場的作用規律.結果表明,控制葉型彎曲度可以有效控制葉片進口處的馬蹄渦,消除近壁面流動分離和漩渦,減小流動中的通道渦強度和影響范圍,改進后葉輪流道內存在的渦團和流動脫離現象基本消失,葉輪水力效率相對提高4.74%,單位功耗的揚程增加11.5%.葉輪性能參數的計算數據與試驗數據吻合較好,驗證了所采用的計算方法及模型的準確性和可靠性.
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