申立新
- 作品数：7 被引量：60H指数：5
- 供职机构：兰州理工大学能源与动力工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金甘肃省自然科学基金浙江省自然科学基金更多>>
- 相关领域：机械工程农业科学更多>>
- 螺旋离心泵瞬态特性的数值分析被引量：8
- 2013年
- 基于雷诺时均Navier-Stokes方程(N-S方程)和RNG k-湍流模型对螺旋离心泵内部流动进行全三维数值计算。获得泵内不同流量、不同瞬时叶轮轴向力、径向力和流场内不同监测点压力脉动规律。结果显示非定常与定常数值模拟获得的扬程、效率误差均不超过2.5%。蜗壳内所有监测点压力脉动随时间变化有明显周期性,蜗壳中部P3点上压力有较剧烈的波动,同时出现二次压力脉动。在扩散管区域且靠近隔舌P2点的压力波动幅度随着流量增加变化最为剧烈,当流量增加1倍时压力脉动幅度增加了4倍多。叶片进出口工作面与背面监测点压力脉动随时间变化也有明显的周期性,工作面压力波动幅度大于背面,当流量增加时波动幅度有明显加大,流量变化对叶片进口压力脉动影响大于对叶片出口的影响。径向力方向呈周期性变化,当流量从大到小变化时,其方向逐渐向压水室隔舌靠近,并随着流量减小波动幅度加剧,而且在设计工况叶轮也有较大径向力。轴向力有波动但是波动幅值很小,其值随着扬程降低逐渐减小,两者呈非线性变化。
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- 关键词：数值模拟
- 螺旋离心泵叶片变螺距型线方程被引量：4
- 2012年
- 根据螺旋离心泵的结构特点,基于叶片式流体机械内固液两相双流体模型的流速比理论,分析了螺旋离心泵叶片型线的螺距变化规律,推导出固液两相流螺旋离心泵叶片变螺距型线的参数方程.依据给定的设计参数和固相体积分数,采用推导出的叶片型线方程设计出叶片型线,并生成叶片三维模型,叶片表面光滑平整.对该叶片形成的水力模型进行了外特性清水试验,并用该三维模型对固相体积分数分别为5%,10%和15%时的固液两相流动进行了数值分析.结果表明:介质为固液两相流时泵的效率较输送清水介质时有所提高,特别是在设计工况,当固相体积分数等于设计给定值时,泵的效率可提高8.5%;当偏离给定的固相体积分数值时,效率有所降低;在输送固液两相流介质时泵的扬程较输送清水时的扬程有所降低,且随着固相体积分数的增大扬程逐渐降低.
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- 关键词：螺旋离心泵固液两相流变螺距数值模拟
- 背叶片对固液两相螺旋离心泵轴向力与流场的影响被引量：15
- 2013年
- 基于相对坐标系下的雷诺时均N-S方程和RNG湍流模型,采用非结构化混合网格技术和SIMPLEC算法,对带有叶轮背叶片的螺旋离心泵进行全三维数值模拟.通过改变叶轮背叶片数目和宽度设计出5种不同螺旋离心泵叶轮方案,并分别以清水和固液为介质,对各种方案下泵内流动进行全三维数值模拟,获得螺旋离心泵叶轮无背叶片和不同背叶片数目及宽度下流场及轴向力变化趋势和规律.结果表明:清水介质以及不同固相颗粒体积分数下轴向力具有几乎一致的变化规律,且轴向力大小随固相颗粒体积分数的增大而增大.背叶片对叶轮轴向力大小和方向均有影响,背叶片数目、宽度对于平衡轴向力均存在最优值且对后腔及蜗壳内部流动有较大影响.背叶片对后腔间隙及蜗壳内固相颗粒体积分数分布及压力分布影响较大.背叶片消耗一定的轴功率,其宽度变化对轴功率影响较大,数目对轴功率的影响有最优值.
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- 关键词：螺旋离心泵背叶片固液两相流轴向力流场
- 不同湍流模型在混流泵数值模拟中的应用与评价被引量：10
- 2014年
- 为了评价不同湍流模型在混流泵性能预测中的精度,以某比转速为511的混流泵模型作为研究对象,分别选取3种湍流模型:标准k-ε模型、RNGk-ε模型和SSTk-ω模型,基于SIMPLEC算法和混合网格技术,进行混流泵性能预测和全流场数值模拟,并以试验结果作为基准对预测扬程和效率进行误差分析.研究结果表明,网格密度对模拟结果具有较大影响,较疏的网格导致性能预测精度降低;当流量系数大于0.8时,3种湍流模型预测精度较高,都可以满足工程应用需要,当流量系数小于0.8时,只有RNGk-ε和SSTk-ω模型能较好地使数值预测和实验数据相一致,可以预测出流量扬程曲线中的正斜率特性.该结论将为混流泵性能预测的可靠性提供参考.
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- 关键词：混流泵湍流模型网格
- 含沙水流中粒径对离心泵叶轮磨损特性影响的数值分析被引量：17
- 2014年
- 采用雷诺时均N-S方程、RNG k-ε模型和相间耦合SIMPLE算法,以含沙水为介质,选用离散相模型和Finnie的塑性冲蚀磨损模型,运用冻结转子法,对一台200SH-9.3单级双吸离心泵内固液两相流动进行全三维数值模拟.获得不同粒径时叶片工作面、背面、轮缘内侧面及轮毂面磨损强度及固相体积分数的变化规律,并且对主要磨损部位的磨损深度进行预测.通过对比清水介质时泵外特性试验数据以及磨损试验数据与数值模拟结果,验证了数值计算方法的可靠性.结果表明:随着粒径的增大,叶片工作面、背面、轮缘内侧面和轮毂面的磨损强度增大;叶片工作面的主要磨损部位集中在进出口及靠近轮毂一侧,叶片背面主要磨损部位集中在进口及靠近轮毂一侧;叶轮主要磨损部位的磨损深度预测值与实际磨损结果基本一致.
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- 关键词：离心泵固液两相流磨损数值模拟
- 含沙水下单级双吸离心泵叶片磨损特性分析被引量：8
- 2014年
- 为了研究含沙水下单级双吸离心泵叶轮的磨损规律,采用比转速相等原则,用相似换算法将AABS150-365原型泵转换为模型泵.基于Mixture多相流模型和标准k-ε湍流模型,并结合SIMPLEC算法,在清水介质和固液两相流介质条件下对模型泵内部流动进行全流道三维定常数值模拟,分析在不同的初始固相体积分数和粒径下,叶片工作面和背面的固相相对速度和固相浓度的变化情况,并对叶轮的磨损量进行计算.通过对输送清水介质时泵外特性试验数据与数值模拟结果的对比,间接的验证了数值计算方法的可靠性.研究表明,随着粒径和固相体积分数的增大,叶片背面的固相相对速度和固相浓度较工作面高,从前盖板到后盖板固相相对速度和固相浓度是逐渐增高的;叶轮主要磨损部位在叶片背面的中后部,尤其是出口处.该研究对于分析叶轮磨损机理和优化叶轮设计来预防磨损有一定的参考价值.
- 刘在伦张楠程效锐申立新赵伟国
- 关键词：单级双吸离心泵固液两相流磨损量
- 螺旋离心泵固液流体分层效应的涡旋形成机理
- 2014年
- 鉴于固液两相流在流体机械内部存在速度滑移现象,极易形成流体分层,导致压力梯度和密度梯度增大,进一步加剧了流体运动的复杂性,为讨论该情况下浮力效应对涡旋形成的机理,采用流体力学理论,利用数值模拟方法,对固液两相流在螺旋离心泵内部流动进行模拟和分析.结果表明:速度滑移现象在固相体积分数较大情况下更加明显,流体在各维度上分层使得浮力效应突出,该效应下等密度面线和等压线的斜交形成涡旋,同时,会使各流体层之间剪切力增大,流体呈现强非线性非定常湍流流动.结论揭示了浮力对于涡旋形成的作用机理,对于改善固液两相流在流体机械内部流动状况具有一定的指导意义.
- 权辉李仁年苏清苗韩伟程效锐申立新
- 关键词：螺旋离心泵固液两相流涡旋
