国家自然科学基金(51109096)
- 作品数：10 被引量：81H指数：5
- 相关作者：李彦军潘中永袁寿其施伟张大庆更多>>
- 相关机构：江苏大学江苏省水利工程科技咨询有限公司安徽省水利水电勘测设计院更多>>
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- 相关领域：机械工程水利工程农业科学交通运输工程更多>>
- 前导叶叶片位置对灯泡贯流泵水力性能的影响被引量：3
- 2017年
- 以南水北调东线淮安三站后置灯泡贯流泵装置为研究对象,采用ANSYS CFX数值模拟方法,并通过试验进行验证,计算并分析了不同的前导叶体叶片位置对进水流道水力性能以及泵装置能量特性的影响.结果表明:前导叶叶片由原设计位置向叶轮方向移动500 mm(此时与进水流道出水断面距离为0.064 5D)之后,设计工况下泵装置的效率较原来相比提高了1.28%;同时还使得进水流道的水力损失明显下降,降低了流道损失;改善了进水流道剖面的速度分布;不同工况下进水流道出水断面的轴向速度分布均匀度与速度加权平均角的值均有显著提高,转轮室的吸入流态得到了明显的改善.前导叶叶片位置对进水流道与泵装置的影响并不是简单的线性关系,前导叶体叶片位置与叶轮之间的距离存在着最优搭配.
- 戴景李彦军袁寿其戴启璠梁豪杰
- 关键词：泵站灯泡贯流泵导叶水力性能
- 蜗壳式混流泵空化工况扬程下降机理被引量：5
- 2013年
- 基于Rayleigh-Plesset方程的空化模型和剪切应力输运湍流模型(SST),应用计算流体动力学技术,对比转数n s为449的蜗壳式混流泵设计工况下的流场进行空化数值模拟分析.根据模拟结果获取了该泵的空化特性曲线,对开始发生空化、临界空化和空化严重3种工况下叶轮内的空化现象进行分析,并找到混流泵空化断裂和扬程下降的原因.数值模拟结果和试验结果一致,误差在5%以内.模拟分析结果表明:流道内的空泡增多到一定程度后会使液体发生边界层分离,产生旋涡,通过叶轮流道内空泡体积分数和叶片背面流线分布图可以看出,旋涡是导致该混流泵空化断裂工况下扬程下降的最主要原因,初步揭示了混流泵内空化流场的分布规律.
- 施伟张大庆潘中永李彦军袁寿其
- 关键词：数值模拟空化
- 斜流式泵喷水推进器内部流动不稳定性分析被引量：10
- 2012年
- 为了揭示斜流式泵喷水推进器的内部流动规律,利用多重参考系法,选用标准k-ε湍流模型和SIM-PLE算法,对不同工况下斜流式泵喷水推进器进行了数值模拟,分析了泵内部流动与其不稳定性之间的关系及叶轮叶片表面的压力分布规律.结果表明:扬程系数ψ与Q/Qbep曲线在流量为0.65Qbep～0.67Qbep工况下出现了正斜率(Q为工况点流量,Qbep为最佳设计工况点流量),主要原因是导叶进口轮毂处的回流撞击叶轮出口流动,使其产生流动分离,最终形成旋涡,导致内部流动不稳定,从而使压力上升;在流量为0.65Qbep和0.85Qbep工况下,导叶内均出现回流,回流区域及回流速度随流量减小而增大.模拟分析说明斜流式泵喷水推进器在小流量工况下运行具有不稳定性.
- 潘中永吴涛涛潘希伟李彦军
- 关键词：喷水推进旋涡
- 肘形进水流道水力优化仿真计算与试验被引量：14
- 2016年
- 为了分析大型泵站肘形进水流道的开挖量与流道水力损失及内部流态之间的变化规律,对流道设计进行了研究.设计了8组肘形进水流道方案,其中1-4组方案流道底板上翘角度不同(方案1底板上翘角为0),5-8组方案流道后壁弯曲段半径R不同.基于雷诺平均N-S方程和标准k-ε湍流模型,运用SIMPLEC算法,模拟了额定流量下肘形进水流道的8组方案三维流场.结果表明:1-4组,底板倾角不断抬高.当底板上翘7°时,流道水力损失只有略微增加,流道进口底板较方案1抬高1.15 m;继续增加底板倾角,水力损失明显增加.5-8组,流道后壁弯曲段半径R不断减小.当R为1.03倍叶轮直径时,水力损失较方案1增加14.5 mm(水力损失以水头高度表示),整体流道底板抬高0.36 m;若继续减小R值,水力损失明显增加.对优选的底板上翘7°流道方案进行模型试验.换算到原型后,流道水力损失与计算结果基本吻合.
- 张驰李彦军蒋红樱袁建平
- 关键词：泵站肘形进水流道数值模拟模型试验
- 大型双向流道泵装置优化匹配与试验研究被引量：24
- 2016年
- 研究了一种双向流道立式泵装置,综合考虑了进水流道出口流速分布均匀度和进水流道水力损失2个目标函数,应用CFD技术对双向进水流道喇叭口悬空高度进行了多方案的优化比选,当悬空高等于0.57D(D为水泵叶轮直径)时进水流道水力损失增加较小,且流道出口流速分布均匀度最好.通过对出水流道喇叭管出口高度的多方案计算比较,得到双向出水流道扩散喇叭管出口高度对流道水力性能的影响规律:当出水流道扩散喇叭管的高度较高时,流速较大,流道水力损失较大;随着扩散喇叭管高度的逐渐降低,出水流道水力损失逐渐减小;当喇叭管的高度降低到一定程度,水力扩散损失占据主导作用,随着喇叭管高度的进一步降低,其水力扩散损失越来越大;当喇叭管出口至流道顶板高度等于0.48D时,对应的出水喇叭管高度为最优.将优化匹配的双向进出水流道配置优选的水泵模型,进行泵装置模型试验,在低扬程3.26 m时,装置效率可达71.2%,可为同类型泵装置的优化设计提供参考.
- 黄良勇吴忠张啸李彦军
- 关键词：水力机械泵装置双向流道模型试验
- 高比转数双蜗壳混流泵设计及流动特性分析被引量：3
- 2016年
- 针对目前比转数超过500的蜗壳混流泵研究较少,该文基于理论分析、CFD技术和模型试验的研究方法,以某高比转数混流泵的叶轮与蜗壳在设计工况下的良好匹配为目标,利用速度系数法对蜗壳结构进行优化设计,设计了一台比转数为585的高比转数双蜗壳混流泵,并对优化后的高比转数双蜗壳混流泵的内部流动特性进行了分析。将外特性试验数据与数值计算结果作对比,验证了该文数值计算模型与方法的准确性。研究结果表明,双蜗壳方案下水泵在偏离设计工况下的效率明显高于单蜗壳方案;双蜗壳结构混流泵的径向力在相同工况下比单蜗壳结构的径向力低,双蜗壳结构在保持原有水力性能的基础上还可以起到减小径向力的作用;不同工况下双蜗壳混流泵叶轮径向力矢量轨迹图分布呈类似正方形的封闭区间分布,径向力合力随时域呈现周期性变化,每个转动周期内有4个波峰和波谷;设计工况下的瞬态径向力合力最小,而小流量工况下的瞬态径向力合力最大且最不稳定,说明当双蜗壳混流泵长期运行在小流量工况下会增加安全事故隐患。研究成果为高比转数双蜗壳混流泵的设计以及内部流动特性研究提供了参考。
- 施伟李彦军袁寿其邓东升刘军张大庆
- 关键词：高比转数双蜗壳流动特性径向力
- 喷灌与滴灌两用自吸泵设计与分析被引量：5
- 2014年
- 首先介绍了泵的现代多工况设计理论,并对其广义和狭义的范畴进行了定义.明确了狭义多工况设计的设计准则和优化目标.然后根据某具体两用自吸泵的喷灌与滴灌的时间比例,建立了以总能量消耗最小为优化目标的两用自吸泵两工况优化设计方法.在此基础上根据传统设计方法预测得到所有可能的性能曲线,为满足两工况的设计目标,根据蜗壳对泵性能的影响进一步对蜗壳的设计进行了调整.应用计算流体动力学软件(CFD)对设计得到的自吸泵进行数值模拟分析,分析结果表明:该泵运行时,流线和压力分布均匀,满足大流量滴灌和小流量喷灌的设计要求,且外特性曲线达到设计要求,故所设计的喷灌与滴灌两用自吸泵满足设计要求.
- 潘中永张大庆李彦军潘希伟
- 关键词：喷灌滴灌数值模拟
- 蜗壳式混流泵空化特性分析被引量：2
- 2013年
- 基于Rayleigh-Plesset空化模型和剪切应力输运湍流模型(SST),应用计算流体动力学(CFD)技术,对比转速ns=449的蜗壳式混流泵设计工况下的流场进行数值模拟。根据模拟结果获取了该泵的空化特性曲线,捕捉到混流泵内空化的发生和发展过程,对开始发生空化、临界空化和空化严重3种工况下叶轮内的空化现象进行分析。分析结果表明:该泵空化性能满足设计要求;混流泵叶轮内的空化现象最初发生在叶轮流道内,随着净正吸头的降低,叶片背面靠近轮缘处开始出现空泡,该空化区域从轮缘向轮毂方向延伸。在空化严重时会造成叶轮流道的严重堵塞,导致混流泵扬程的下降。研究结果对于其他比转速的蜗壳式混流泵空化特性分析具有比较重要的指导作用。
- 潘中永张大庆李彦军施伟
- 关键词：叶轮空化数值模拟
- 立式混流泵站停泵两阶段关阀过渡过程分析被引量：8
- 2015年
- 针对大型混流泵站案例结构特点,结合水泵全特性和阀门特性,基于特征线法,建立了泵站停泵过渡过程计算的数学模型.经计算,泵站事故停机(蝶阀、闸门均拒动),机组最大倒转转速达到额定转速的1.56倍,超出泵站设计规范对转轮反向转速的限制.然后,进行了泵站模型的飞逸特性试验,换算到原型后,计算结果与试验结果基本吻合.结合工程实例,建立了泵出口阀两阶段关闭程序的优化模型.模型以降低最大水锤压力为目标函数、快关角度与慢关时间为决策变量,并加以相应约束条件,对两阶段关阀进行初步寻优;确定目标函数极小值范围,然后缩小步长,进行进一步寻优.结果表明:当采取3 s快关88°,20 s慢关2°时,最大水锤压力头为31.4m,单泵最大倒泄流量为1.0 m^3/s.
- 薛宏林张驰李彦军谢山峰
- 关键词：水锤压力
- 轴流泵导叶进口段调节对其外特性的影响被引量：8
- 2015年
- 针对轴流泵在偏离设计工况时,因水流方向的偏离导致其效率急剧下降,在常规导叶的基础上改变导叶进口段的位置,以期能提高轴流泵在非设计工况下的效率,扩大其在高效区的运行范围。将导叶分为进口段、中段和出口段3个部分,并采用数值计算结合模型试验的方法研究了不同导叶进口段位置对轴流泵外特性的影响。结果表明:导叶进口角度的改变影响到导叶体内的流态及其水力损失,从而影响到泵装置的能量性能;在轴流泵导叶原设计进口角度的基础上,沿顺时针方向旋转适当角度,可扩大低扬程泵装置高效运行的范围,显著提高偏离设计工况点的低扬程、大流量区的效率。
- 施伟李彦军袁寿其刘军
- 关键词：轴流泵外特性
