导叶轴向安放位置对核主泵性能的影响

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混流泵导叶对其性能的影响

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ａｄｔａｌｎｄｅｐｓｔｎｈｏｌｅｓｌｃｅｔｈｏｓｄｒｔｏｆｓａｉｒｓｕｅｒｃｖｒｂｌｔｎｒｉｇｅｇｏｉｏｓｓｕｄｂｅｅｔｄｗｉｔｅｃｎｉｅａｉｎｏｔｔｃｐｅｓｒｅｏｅｙａｉｉｙｉｉｈａｄｈｄａｌｃｆｉｔｎｌｓｃｏｓｄｆｕｅ．ｎｙｒｕｉｒｃｉｏｓａｒｓｉｆｓｒｏＫｅｒｙｗｏｄｓ：ｍｉｅｆｏｐｍｐ；ｉｆｓｒｖｎｅ；ｅｉｎｐａａｔｒ；ｕｒｃｌｓｍｕａｉｎ；ｘｄ－ｗｕｌｄｆｕｅａｄｓｇｒｍｅｅｓｎｍｅａｉｌｔｏｉｐｒｏｍａｃｒｄｃｉｎｅｆｒｎｅｐｅｉｔｏ
Ｅｆｅｔｆｄｆｕｅａｅｏｉｅ－ｏｐｍｐｅｆｒａｃｆｃｓｏｉｓｒｖｎｎｍｘｄｆｗｕｌｓｐｒｏｍｎｅ
ＢｉｇＨａ，Ｃａｈｕｉｎ，ＴｎＬｉｎｏｏＳｌｇａａｅ，ＬｉｕＬ
混流泵具有适用范围广、效区宽等优点，一高是种广泛应用于排涝、溉、灌防洪、处理等领域的泵水
Ａｂｔａｔ：Ａｅｅｆｖｎｄ— ｉｆｅｓｓｒｃｓｒｓｏａｅｄｆｉｕｓｒ，ｗｈｃｒｔａｏｓｖｎｎｅｎｌｓａｅａｇｅｄｓｒｂ — ｉｈａｅｗｉｈｖｒｕａｅｉｌｔａｇｅ，ｖｎｎｌｉｔｉｕｉ
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１７ｏ：０３６／．ｓ．６４—８３．０２０．０ｓ５０２１．２０１

基于数值模拟核主泵水力优化设计平台开发

３０２）１０７
摘
要：主泵是压水堆核电站核岛内唯一长期高速旋转的装备，核电站的 “ 脏 ” 核是心。该文针对第三
代核主泵ＡＩ０ＰＯ０的水力要求，开发基于数值模拟的混流式核主泵优化设计平台。利用该平台开展了球形
收稿日期：０００－２１－５２７
岛内循环。核主泵工作在高温高压强辐射下，为核一
级安全部件；三代核主泵的设计寿命为６第０年，要需
在较宽的工况范围内安全、高效、定地运行。核主泵稳
设计制造的难度极大。
力优化设计平台，望在该平台上对混流式核主泵的期水力模型进行更深入的研究。
２１００年第１２期
液压与气动
７５
基于数值模拟核主泵水力优化设计平台开发
王鹏飞，阮晓东，邹俊，傅新
Ｄｅｅｏｍｅｔｏｙｒｕｉｐｉｌｄｓｇｌｔｏｍｏｅｃｏｖｌｐｎｆｈｄａｌｏｔｍａｅｉｎｐａｆｒｆｒｒａｔｒｃ
核主泵流量大、程高、效范围广，扬高国外已掌握其过流部件高效水力模型设计方法，内还在这方面国努力。
基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目
（０９ＮＯ１；国家重点基础研究发展计划资助项目２０Ｑ４０）

导叶扩散度对核主泵水力性能影响的数值分析

导叶扩散度对核主泵水力性能影响的数值分析王秀勇;黎义斌;朱月龙;刘万钧;李正贵【摘要】CFD分析和试验表明,导叶对核主泵水力性能影响显著.为提高核主泵的整机效率,在最优比面积的基础上,提出了导叶扩散度的概念.选取控制扩散度大小的三因素及两水平,基于正交试验方法,获得了导叶几何参数的最佳匹配关系.研究表明:在叶轮-导叶比面积恒定的条件下,导叶扩散度对上游叶轮性能的影响较小,对导叶及下游蜗壳的水力性能的影响较显著.当导叶扩散度从零开始逐渐增大时,泵的效率先增大后减小,扩散度为0.025时泵的效率最高,此时导叶和蜗壳内的水力损失最小,导叶叶片的载荷分布合理.通过调整导叶扩散度提高整机水力效率的方法,将为核主泵的水力设计提供理论参考.%The CFD analysis and experimental results show that guide vane has a significant influence on the hydraulic performance of nuclear main pump.In order to improve the efficiency of nuclear main pump,the definition of diffusivity of the guide vane was proposed based on the optimal specific area.Three factors and two levels were selected to control the diffusivity.Based on the orthogonal test method,the optimal matching scheme of guide vane parameters was obtained.The research results show that under the condition that the specific area of the impeller and the guide vane is constant,the effect of guide vane diffusivity on the performance of upstream impeller is not significant,but is significant on the hydraulic performance of guide vane and the downstream spiral case.With the increase of the guide vane diffusivity from zero,the pump efficiency increases firstly and then decreases;while the diffusivity is0.025,the pump efficiency is the highest,and the hydraulic loss of guidevane and volute is minimum,at the same time the load distribution of guide vane is reasonable.The method to improve the hydraulic efficiencyby adjusting the guide vane diffusivity will provide a theoretical reference for the hydraulic design of the nuclear main pump.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2017(051)008【总页数】7页(P1400-1406)【关键词】核主泵;导叶;扩散度;正交试验;数值分析【作者】王秀勇;黎义斌;朱月龙;刘万钧;李正贵【作者单位】兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州 730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州 730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州 730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州 730050;西华大学流体及动力机械教育部重点实验室,四川成都 610039【正文语种】中文【中图分类】TH313核主泵是反应堆一回路内唯一的能动设备，作为一回路系统内振动与噪声的主要来源[1]，导叶设计决定核主泵整机性能和运行的稳定性。

辅助动力装置导叶调节规律及对性能影响研究

辅助动力装置导叶调节规律及对性能影响研究摘要: 动力装置导叶调节规律是研究动力装置性能的重要方面。

本文介绍了导叶调节的原理，在此基础上分析了导叶对性能影响的机理，发现导叶调节规律在改善动力装置性能中具有重要作用。

最后，研究表明，通过优化动力装置的导叶调节规律，可以显著提高动力装置性能。

关键词：动力装置，导叶调节，性能影响正文:1. 引言近年来，随着科学技术的发展，动力装置由早期的传统装置逐渐发展为智能裝置。

对动力装置进行有效的控制及性能改善，不仅影响装置的工作效率，而且还可以减少能耗，提高装置的可靠性和耐久性。

因此，研究动力装置的导叶调节规律及其对性能的影响，已成为当前动力装置研究的重要内容。

2. 导叶调节原理导叶调节是指通过调节导叶的开度，实现动力装置流量、压力和其它参数的控制。

一般来说，导叶调节可分为在线调节和定时调节两种。

其中，在线调节是指根据计算机给出的控制信号，系统通过调节传感器检测的参数值调整导叶的开度；定时调节是指导叶的日常调节是根据某一特定的开度，按照系统设定的周期进行调节。

3. 导叶对性能影响导叶调节不仅能改善动力装置的工作状态，还能够影响动力装置的效率和精度。

研究表明，正确的调节规律对于保证装置的良好性能是至关重要的。

导叶的调节可以改善动力装置的流量分布，避免出现不均匀、湍流、回流和涡流等现象；同时，正确的调节规律还可以改善装置的能量传递效率，降低能量损失，提高装置的性能。

4. 结论本文介绍了动力装置导叶调节规律及对性能影响的研究，并分析了导叶对装置性能影响的机理。

研究表明，导叶调节规律是改善动力装置性能的关键因素之一，通过优化动力装置的导叶调节规律，可以显著提高动力装置的性能。

动力装置导叶调节规律的应用主要有以下几点：首先，导叶调节规律可以用来改善动力装置的工作状态，使流量分布更加均匀，避免湍流、回流和涡流等现象的发生，从而提高动力装置性能和效率。

其次，正确的导叶调节规律可以帮助减少能量损失，提高系统效率。

核主泵模型泵导叶进口边相对位置对泵性能的影响

ｍｅｓｏａｕｂｌｎｔｎｏ０ｕｃｅｒｍ０ｅｕｓｗｉｈｔｉｌｒｎｆｕｅＳｕｅｈｅｉｎｃｎｉｉｎ．ｎｉｎｌｔｒｕｅｗｆｎｌａｄｌｐｍｐｔｗｏｄｆｅｅｔｄｉｓｒｎｄｒｔｅｄｓｇ０ｄｔｏｆｆ＿
结果可用来了解核主泵模型泵的内部流场特征，并为其水力优化设计提供有益参考．关键词：核主泵模型泵；导叶；湍流流场；数值模拟；ｌＬｃ算法ＳＭＰＥ中图分类号：ＨｌＴ３３文献标志码：Ａ文章编号：ｏ５— ２４２ｏ）５— ０８—０１ｏ６５（ｏ８００３４
第２６卷第５期
２００８年９月
排
灌
机
械
Ｖ０．６Ｎ．１２ｏ５
ＤｒａｉＭａｈｎｒｏｃｉｅｙ
Ｓｐｏ８ｅ．２ｏ
核主泵模型泵导叶进口边相对位置对泵性能的影响
Ｉｎｕｎｅ０ｅａｉｅｐｓｔ０ｆｄｆｌｅｎｅｄｅ０ｎｅｃｆｒｌｔＶ０ｉｉｎ０ｉｆｓｒｉｌｔｅｇｎｌ
ｐｒ０ｍａｃｆｎｃｅｒｍ０ｅｕｐｅｆｒｎｅ０ｕｌａｄｌｐｍ
ｆｒｈｄａｌｐｉｚｄｄｓｎｂｖｒｕｉｏｔｅｅｉ．ｃｍｉｇ
ＫｅｒｙｗＯｄｓ：ｎｃｅｒｍ０ｅｕｕｌａｄｌｐｍｐ；ｄｆｕｅ；ｔｒｕｅｔｎ０ｉｓｒｕｈｌｎｗｅｄ；ｎｍｅｉａｉ１ｔｎ；ＳＭＰＬＥａｇｒｔｍｆｌｌｕｒｃｌｓｍｕａｉｏＩＣｌｏｉｈ

导叶进口安放角对轴流泵性能的影响

Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎａｎｇｌｅｏｆｇｕｉｄｅ－ｖａｎｅｉｎｌｅｔｏｎａｘｉａｌｆｌｏｗｐｕｍｐｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＹＡＮＴｉａｎｘｕ，ＬＩＵＣｈａｏ，ＺＨＡＺｈｉｌｉ，ＨＵＡＮＧＪｉａｗｅｉ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃ＆ＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ２２５００９，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）
向小流量偏移，高效区范围较小，流量向非设计工况变化时效率下降较快；方案３的导叶进口安放角

高效区向大流量偏移，高效区范围较大，流量向非设计工况变化时效率下降较慢。在实际运行中，适
当增大导叶进口安放角可以提高轴流泵在大流量工况下的效率，但同时应防止导叶进１２安放角太小导
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎａｎｇｌｅｏｆｇｕｉｄｅ—ｖａｎｅｉｎｌｅｔＯｉｌｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｘｉａｌｆｌｏｗｐｕｍｐ，ｔｈｅＣＦＤ３一Ｄｆｌｏｗｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓ印ｐｌｉｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｐｕｍｐｓｅｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌ，ｆｒｏｍｗｈｉｃｈｉｔｓｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒ－ｉｓｔｉｃｓａｎｄｉｎｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｒｅｇｉｍｅａｒｅｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈａｔｆｒｏｍｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｍｏｄｅｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｇｕｉｄｅ－－ｖａｎｅｉｎｌｅｔｃａｎｏｎｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｂｏｔｈｔｈｅｇｕｉｄｅ·－ｖａｎｅａｎｄｔｈｅｗａｔｅｒｏｕｔｌｅｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔ．Ｗｉｔｈｉｎｔｈｒｅｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｓｏｆｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎａｎｇｌｅｓｂｙ５。ｉｎｔｕｒｎ．ｔｈｅｓｃｈｅｍｅ２ｉｎｔｈｅｆｌｏｗｒａｔｅｏｆ３５５Ｌ／ｓｈａｓｔｈｅｂｅｓｔｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｐｕｍｐｓｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ８７％．Ｔｈｅｈｉｇｈ—ｅｆｉｃｉｅｎｃｙｚｏｎｅｏｆｔｈｅｓｃｈｅｍｅ２ｏｆｔｈｅｇｕｉｄｅ·ｖａｎｅｉｎｌｅｔｄｅｖｉａｔｅｓｔｏｓｍａｌｌｆｌｏｗｒａｔｅｗｉｔｈａｓｍａｌｌｅｒｒａｎｇｅｏｆｈｉｇｈ－ｅｆｉｃｉｅｎｃｙｚｏｎｅ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｅｆｆｉ— ｃｉｅｎｃｙｒａｐｉｄｌｙｄｅｃｌｉｎｅｓｗｈｅｎｔｈｅｆｌｏｗｒａｔｅｃｈａｎｇｅｓｔｏｔｈｅｎｏｎ—ｄｅｓｉｇｎｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｈｉｇｈ—ｅｆｉｃｉｅｎｃｙｚｏｎｅｏｆｔｈｅｓｃｈｅｍｅ３ｏｆｔｈｅｇｕｉｄｅ—ｖａｎｅｉｎｌｅｔｄｅｖｉａｔｅｓｔｏｌａｒｇｅｆｌｏｗｒａｔｅｗｉｔｈａｌａｒｇｅｒｒａｎｇｅｏｆｈｉ一ｅｆｉｃｉｅｎｃｙｚｏｎｅ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｓｌｏｗｌｙｄｅｃｌｉｎｅｓｗｈｅｎｔｈｅｆｌｏｗｒａｔｅｃｈａｎｇｅｓｔｏｔｈｅｎｏｎ—ｄｅｓｉｇｎｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｅａｃｔｕａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｌｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｇｕｉｄｅ—ｖａｎｅｉｎｌｅｔｃａｎｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆａｘｉａｌｆｌｏｗｐｕｍｐｉｎｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｌａｒｇｅｆｌｏｗｒａｔｅ，ｂｕｔｉｔｍｕｓｔｐｒｅｖｅｎｔｔｈｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｇｕｉｄｅ－－ｖａｎｅｉｎｌｅｔｆｒｏｍｂｅｉｎｇｔｏｏｓｍａｌｌｔｏｌｅａｄｔｏａｑｕｉｔｅｓｍａｌｌｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｈｉｇｈ－－ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ

导叶结构对核主泵性能的影响

ＡｂｔａｔＡｓｓｒｃ：ｗｅｋｎｏＡＰ１００ｗｎｕｌａｐ０ｃｅｒｏｗｅｐｌａｏｐｔｔｅｃｏｒｃｒａｎｔｄｓｈｅｒａｔｏｏｌｔｐｕｐｉｈｏｔｉａｎｍｗｔｒａｔｏｎａｌ
ｍｏｄｕｓｍｅｈｏｄ，ｒｌｖｔｃｕｌｔｅｅａｎｏｍｐｏｎｔｈｅｒａｔｏｏｌｔｐｎｅｓｏｆｔｅｃｏｒｃａｎｕｍｐｗｅｅｄｅｉｎｅｒｓｇｄ，ｉｃｕｎｇｔｅｉｐｅｌｒ，ｎｌｄｉｈｍｌｅ
ＩｌｅｅｏｉｅＶａｔｕｔｒｎＰｅｆｒａｃｎｆｕｎｃｆＧｕｄｎｅＳｒｃｕｅｏｒｏｍｎｅ
ｏａｔｒＣｏｌｎｔＰｕｐｆＲｅｃｏｏａｍｓ
ＱＩｉ，ＸＵＳｉｎＮＪｅｈ— ｇｍｉ
摘要：针对将Ａ１０核主泵转速从１７０ｒｍｎ降低到１４０ｒｍｎ应用强制漩涡法和速度系数法设计核Ｐ００５／ｉ５／ｊ，主泵叶轮和环形压水室，设计出扭曲叶片和扩散叶片两种结构形式的导叶。利用Ｆｕｎ软件，ｌｔｅ对不同导叶设计工
电站的发电能力和安全。
冲击泵壳造成能量损失，为此需要消除液体的旋
转运动，这部分动能转化为压力能，到提高把达水泵效率的目的。这一任务是由导叶来完成的。国内外对核主泵的性能及安全性等方面都进行过较为深入的研究。Ｐｕｌｋｓ析了压水式ｏｌｋａ分ｉ

叶片进口安放角对离心泵性能影响

收稿日期：２０１２－０２－０３，修回日期：２０１２－０３－０２作者简介：吴志旺（１９８２－），男，工程师，研究方向为流体机械理论、特性及流动模拟，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｕｚｈｉｗａｎｇ０９＠１６３．ｃｏｍ
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水电能源科学２０１２年
（２）网格划分。该模型泵过流部件Ｆｉｇ．１Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｄｏｍａｉｎａｎｄｇｒｉｄ
２数值计算方法
ＡｎｓｙｓＣＦＸ采用ＲＮＧκ－ε模型考虑湍流影响［３］，采用均质多相模型和Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｐｌｅｓｓｅｔ方程考［４］虑空泡生长和溃灭，进而空化模拟。为提高空化计算收敛速度，以未发生空化单相计算结果作为空化两相流动初始值。［５］泵内空化产生通
３．１效率、扬程与进口安放角关系
析。结果表明，添加负冲角，泵效率下降很多，效率曲线向小流量方向偏移，且加速泵抗空化性能恶化；添加
０°～１５°冲角，所加正冲角越大，小流量区效率越低，大流量区效率越高，且效率曲线向大流量方向偏移，对泵
空化性能影响不明显；当正冲角添加至２０°时，泵抗空化性能急剧下降，泵效率下降很多。
摘要：为全面了解进口安放角对离心泵性能的影响，在型号为ＤＦＧ１５０－９离心泵叶轮水力模型基础上添加正
负冲角，获得６组叶片模型，利用ＲＮＧκ－ε模型考虑湍流影响，采用均质多相模型和Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｐｌｅｓｓｅｔ方程考

叶片安放角变化规律对离心泵性能影响分析

第27卷第5期2009年9月排灌机械D rainage and Irrigation MachineryVol. 27 No. 5Sep. 2009叶片安放角变化规律对离心泵性能影响分析潘中永, 谢蓉, 曹英杰, 李晓俊(江苏大学流体机械工程技术研究中心, 江苏镇江212013)摘要: 分析了3种不同叶片安放角变化规律对泵性能的影响. 叶片工作面和背面的相对流速根据流道内质点运动微分方程求解,压力分布根据相对运动Bernoulli方程计算,将压力力矩沿叶片表面迚行积分得到泵叶轮的等价输入功率. 根据叶片表面的相对速度计算叶轮扬程的滑移系数,迚而计算各工况下泵的扬程以及水力效率. 通过分析及试验研究表明,采用滑移理论可以准确分析设计工况点叶片安放角变化规律对泵性能的影响,双圆弧和线性变化规律的差别对泵的扬程影响不大,单圆弧叶片叶轮的扬程略低. 影响滑移系数的关键是叶片工作面靠近出口部分的型线的设计.关键词: 离心泵; 叶片安放角; 性能; 滑移理论; 工况中图分类号: TH311 文献标志码: A 文章编号: 1005 - 6254 ( 2009) 05 - 0319 - 04Ana lysis effects of blade angle on cen tr ifuga l pum p performancePan Zhongyong, X ie Rong, Cao Yingjie, L i X iaojun( Technical and Research Center of Fluid Machinery Engineering, J iangsu University, Zhenjiang, J iangsu 212013, China)Abstract: Effects of three variational blade angles on centrifugal pump perfo rm ance are analyzed. The relative velocities on both suction surface and p ressure surface are calculated by integrating the particle kinem atic differential equation, and the p ressure distribution is deduced by Bernoulli equation. The input power of the impeller is obtained by integrating the p ressure mom entum along the impeller. The slippery facto r is deduced by comparing the relative velocities at infinite cascade condition and those si m ulated by the differential equation, and both the head and efficiency are obtained. According to the data si m ulated and the pump perfo rm ance experim entally measured, the slipp ery theory can be used to accurately p redict the pump head at design condition and the effect of blade angle on the pump perfo rm ance. A s a result, the distinction of double are blade and the linear2varyi ng one has no obviously different effect on the pump perfo rm ance, while the si ngle blade p roduces lower head. The key param eter that influences the slippery facto r is the blade p ressure side near the trailing e dge.Key words: centrifugal pump; blade angle; perfo rm ance; slippery theory; condition在传统的泵叶轮一元理论设计中,一般是通过速度系数法以及迚出口速度三角形确定叶轮叶片骨线的首尾两端,中间的过渡采用任意光滑曲线过渡, 虽然近年来已有学者认识到叶轮叶片的弯曲形状对泵性能的影响是全局性的,但是仍然没有引起设计者足够的重视[ 1, 2 ] . G onzál ez等[ 3 ] 研究认为,泵叶轮的叶片安放角的不同对泵的力矩特性有较大的影响. 因此,研究泵叶轮的叶片安放角,也就是叶片型线的变化规律对泵性能的影响是很有必要的.笔者针对某叶轮3种不同的叶片安放角变化情收稿日期: 2009 - 03 - 31基金项目: “十一五”国家科技支撑计划项目(2008BAF34B10) ; 江苏省科技服务业计划项目(BM2008375 ) ; 江苏省高校自然科学基础研究项目( 08KJB570001)作者简介: 潘中永( 1973—) ,男,山东济南人,博士,副研究员( ***********.cn) ,主要从事流体机械及工程研究.谢蓉( 1985—) ,女,湖北黄冈人,硕士生( *****************),主要从事泵内部流态研究.ωa n 320 排灌机械第 27卷况 ,根据滑移理论计算幵分析叶片安放角变化规律对泵性能的影响.1 叶片表面流速计算如图 1 所示 ,叶轮流道内某一质点的运动微分方程为 [ 4 ]程式计算得到的. 但是由于泵基本方程式是基于无限叶栅假设获得 , 还需要采用滑移系数迚行修正. 2. 1 滑移系数滑移是由流体的惯性引起的 , 它会使叶轮输入功率减小从而引起泵扬程的下降 , 滑移不直接降低泵的效率. 泵叶轮内的滑移可以分为 3 个区域分开讨论 , 如图 2所示 , 叶轮的流道被迚口流道喉部的等5ww 5n = 2- R( 1 )势线 A b 和有效流道的出口处等势线 B c 分割为 3个区域 Ⅰ、Ⅱ和 Ⅲ.式中 w 为液流相对速度 ; n 为质点处流线的外法线方向 ; ω为叶轮旋转角速度 ; R n 为质点处流线的曲率半径.图 1 叶轮流道内流体质点运动Fig. 1Fluid particle motion in imp eller flow passage积分方程 ( 1) 得到叶片工作面和背面的相对速度为 [ 5 ]图 2 叶轮流道内滑移Fig. 2Slippery in imp eller flow passage在叶轮迚口的 Ⅰ区域 , 轴向旋涡引起的液流运动的方向与叶轮旋转方向相同 , 当这种旋转的液流第二次折回叶轮内部时 , 因为具有一定的速度矩 , 就 w p =2w - w ωR ( 1 - e - d / Rn) 1 + e n( 2 )不再第二次从叶轮中接受力矩 , 所以理论上 Ⅰ区域的滑移流动不影响泵的扬程.- d / R n - d /R nw s = 2w a e + 2ωR n( 1 - e ) 1 + e- d / R n在 Ⅱ区域 , 由于旋涡的作用引起叶片工作面的速度小于背面相对速度 , 相对速度的大小可以通过式中下标 p 和 s 分别表示工作面和背面 ; d 为质点处流线法线方向上叶片间的距离 ; w a 为叶轮流道内的平均相对速度.v mw a =sin β式 ( 2) 计算 , 假设沿 cB 线的相对速度变化是一次线形关系 , 就可以通过有限叶片时的速度分布规律与无限叶片时的速度分布规律的不同计算出区域 Ⅱ 内沿 cB 线的速度环量以及对应的速度.在 Ⅲ区域内 , 根据 Stoke s 定理 , 存在下述关系式中 v m 为轴面流速 ; β为质点处叶片安放角.压力的计算采用相对运动 B ernoulli 方程为Δv u 2 L cC +Δw B C L B C +Δu B C L B C = 2ωAcB C22式中 Δw B C 为有限叶片和无限叶片时对应的相对速 p ρg - u - w= C2g 度的差值 , 可由式 ( 2) 计算 , Δu B c =Δu cB , 根据势流式中 u 为圆周方向速度.将压力力矩沿叶片表面迚行积分作为泵叶轮的等价输入功率.理论 , 流线与势线是垂直的 , 因此相对速度在 B c 线上的分量为 0, 即Δu B c =Δu cB = 0, A cB C 为区域 Ⅲ的面积 , 因此通过上式计算求解得2ωA c B C - Δw B C L B C Δv u 2 = L c C ( 3 )2 滑移系数及扬程的计算通常扬程是借助于速度三角形 , 根据泵基本方由此可求出 Stodo la 滑移系数σ =u 2 - Δv u 2( 4 )nu22 第 5期潘中永等 : 叶片安放角变化规律对离心泵性能影响分析3212. 2 扬程计算考虑滑移时泵理论扬程速度的计算结果可计算求解沿叶片表面的压力分布 , 然后将压力力矩沿叶片表面迚行积分作为泵叶轮的等价输入功率 , 即H t u ( 5 )P = M ω =ω ∮r ·p n co s βd r( 6 )根据图 2和式 ( 4) , 可计算各种工况下的滑移系数 , 因此就可计算泵的扬程 - 流量曲线.3 计算分析3. 1 叶片安放角变化规律描述如图 3所示为某比转速 n s = 102的叶轮 , 采用 3 种叶片型线变化形式 , 分别为单圆弧、双圆弧和线形变化 , 线形变化的变化规律为β2 - β1p&s式中 n 为叶片表面的外法线方向.β =β1 +D 2 - D 1(D - D 1 ) 式中 D 1 和 D 2 分别为叶轮叶片的迚、出口直径 ; β为对应直径为 D 时的叶片安放角.图 3 计算用叶轮Fig. 3Imp eller calculated图 4为 3种型线的叶片安放角变化规律.图 4 叶片安放角变化规律Fig. 4Variational type of vane angle3. 2 计算结果图 5为设计工况下叶片工作面以及背面的相对速度分布.根据相对运动 Bernoulli 方程以及叶轮内相对图 5 叶片表面相对速度Fig . 5Relative velocity along vane图 6为设计工况下沿叶片工作面 B C 段的有限叶片相对速度与无限叶片的相对速度差 Δw B C .图 6 设计工况下沿 B C 线相对速度差 Fig . 6 Δ w BC along B C line at design point计算得到 Δ w B C 后 , 就可应用式 ( 3) , ( 4) 求解 Stodola 滑移系数 , 迚而应用泵理论扬程的计算式 ( 5) 计算泵的扬程. 然后根据式 ( 5) , ( 6) 可计算泵的水力效率. 图 7为滑移系数与流量的关系曲线 , 滑移系数随流量的增大略微增加 , 也就是说随着流量的增大 , 滑移的作用有所降低. 图 8为泵的扬程 - 流量性能曲线 , 同时也对单圆弧叶片和线性变化规律的叶轮迚行了试验 , 试验结果如图8所示.322排灌机械第 27卷与试验值有很大的差别.4 结论图 7 各工况滑移系数Fig. 7Slippery factors at various conditions图8 泵流量 - 扬程性能曲线Fig. 8 Head 2flow rate perfo rm ance curves of pump3. 3 分析由图 5a 可知 ,在叶片工作面靠近出口处的相对速度很小 ,当泵工作在偏离设计工况的小流量区域时 ,有时还会出现负的相对速度 ,这是由于泵叶轮流道内的滑移引起的 ,这种情况与文献 [ 5 ]的研究前提一致.从图 6 可知 ,与双曲率叶片和线性变化规律叶片相比 ,单曲率叶片引起的相对速度变动要大的多 , 所以应尽量避免采用单曲率叶片. 性能比较理想的泵的滑移系数通常在 0. 76 附近 [ 6 ] ,由图 7 可知 ,本研究中的双曲率叶片和线性变化规律叶片的叶轮的滑移系数基本接近该值.根据滑移系数的计算公式可知 ,对于各种叶片安放角变化情况 ,在区域 Ⅲ的面积相差不大的前提下 ,沿 BC 段的相对速度分布是影响滑移系数的关键变量 , 其中 B 点的确定又与整个流道是关联的. 对照图 6 和图 7, 由于双圆弧和线性变化的叶片形成的流道在 BC 段得到的 Δw B C 很接近 ,相应的滑移系数也几无差别. 而单圆弧的情况则不同.图 8是计算得到的泵的扬程曲线与试验值之间的比值 ,从中可以看出 ,在设计工况点 ,根据滑移理论计算得到的扬程与试验值是一致的. 在非设计工况点 ,由于影响泵扬程的还有脱流等诸多因素 ,因此根据叶轮流道内质点运动微分方程和滑移理论计算了不同的叶片安放角变化规律对泵性能的影响. 滑移理论可以比较准确的计算设计工况点的泵的扬程. 影响泵的滑移系数的主要参数是泵叶轮叶片靠近出口段的设计以及与之对应的相对流速的分布. 不同的叶片安放角变化规律 ,会使泵的扬程有较大的变动.参考文献 ( References)[ 1 ] Yedidiah S . A new tool fo r solving p rob lem s encounteredwith centrifugal pump s [ J ]. W ord pum ps, 1996, 355:18 - 58.[ 2 ] 杨敏官 ,王春林 ,贾卫东 ,等. 输卤泵设计及使用的防结盐方法探讨 [ J ]. 江苏大学学报 : 自然科学版 ,2003, 24 ( 1) : 19 - 21.Yang M inguan, W ang Chunlin, J ia W eidong, et al. On the design of the bittern transfer pump and measures of p reventing crystal in use[ J ]. Journal of J iangsu U n iver 2 sity : N atural Science Edition , 2003, 24 ( 1 ) : 19 - 21. ( in Chinese )[ 3 ] G onz ález J , Santolaria C . Unsteady flow structure and globalvariables in a centrifugal pump [ J ]. ASM E Jour 2 nal of Fluids Engineering , 2006, 128 ( 5) : 937 - 946.[ 4 ] 沈天耀. 离心叶轮的内流理论基础 [M ]. 杭州 : 浙江大学出版社 , 1986.[ 5 ] 潘中永 ,袁寿其 ,刘瑞华 ,等. 离心泵复合叶轮短叶片偏置设计研究 [ J ]. 排灌机械 , 2004, 22 ( 3) : 1 - 4.Pan Zhongyong, Yuan Shouqi, L iu Ruihua, et al. Re 2 search on design fo r sp litting vanes of compound centrif 2 ugal pump impeller [ J ]. D raiange and Irriga tion M a 2 chinery , 2004, 22 ( 3) : 1 - 4. ( in Chinese )[ 6 ] 潘中永 ,曹英杰 ,曹卫东 ,等. 离心叶轮设计系数选用原则 [ J ]. 排灌机械 , 2008, 26 ( 3) : 34 - 38.Pan Zhongyong, Cao Yingjie, Cao W eidong, et al. Princip les for selecting design factors of centrifugal im 2 peller[ J ]. D ra iange and Irrigation M achinery , 2008, 26 ( 3) : 34 - 38. ( in Chinese )(责任编辑贾国方 )。

叶片进口边位置对船用离心泵性能的影响——数值模拟与试验

在不同工况下，多次改变船用离心泵进口边位
置，对整泵进行全流道三维数值模拟，并将最终数值计算结果与实验进行了对比，最终得到一种最优方案。研究结果可以对今后船用离心泵的优化设计提供一定的工程参考价值。
提高深井离心泵水力性能的方法。杨军虎、王等通过将进口边连续三次后移，分析了叶片进口边不同位置对双吸离心泵性能的影响。赵万勇、王洋等 ’ 运用ＣＦＤ模拟软件对离心泵性能进行了预测，得到了提高离心泵效率的一种方法。
ＣｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒＥ．Ｂｒｅｎｎｅｎ分析了离心泵叶轮内部流
ｌ几何造型与网格离散化
１．１船用离心泵的几何造型
选用ＮｓＬ１２５４ｌ５／Ａ０２型船用离心泵，叶轮进口直径Ｄ】＝１５３ｍｍ，叶轮外径为Ｄ２＝４１５ｍｍ，扬程
第１５卷
第２６期
２０１５年９月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏｔ．１５Ｎｏ．２６Ｓｅｐ．２０１５
１６７１ —１８１５（２０１５）２６－０１７５－０６
ＳｃｉｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
高，整体效率略有增加，且高效区域面积变大；通过与试验对比，运用数值计算方法来预测船用离心泵内部复杂三维流动是可

叶片安放角对离心泵外特性的影响

叶片安放角对离心泵外特性的影响-工程论文叶片安放角对离心泵外特性的影响毕智高①BIZhi-gao；贾冰②JIABing；韩宾③HANBin（①榆林学院化学与化工学院，榆林719000；②中国石油管道联合有限公司西部分公司，乌鲁木齐830000；③延长油田股份有限公司吴起采油厂，延安717600）（①SchoolofChemistryChemicalEngineering，YulinUniversity，Yulin719000，China；②WesternBranc h，ChinaNationalUnitedCorporationofPetroleumandPipeline，Urumchi830000，China；③WuqiOilProductionPlantofYanchangOilFieldCo.，Ltd.，Yanacute;an717600，China）摘要：以常温清水为工作介质，在叶轮基本尺寸设计转速相同的情况下，采用FLUENT6.1软件通过数值计算方法，研究了叶片安放角按先缓后急、均匀和先急后缓等4种规律变化对离心泵外特性的影响，提出了叶片安放角加速度的概念。

结论表明：随着叶片安放角由先缓后急向先急后缓的趋势变化，扬程降低；小流量时，效率逐渐增大，大流量时，效率逐渐下降。

设计工况下，叶轮A的效率比叶轮C的效率约低2%。

Abstract:Intheconditionoftakingnormaltemperaturewaterasworkingmedi umandthebasicdimensionsanddesignspeedofthegeararesame,FLUENT6.1softwareandnumericalcalculationmethodareusedtostudytheinfluenceof centrifugalpumpexternalcharacteristicsbyleafbladesettlingangleinaccord ancewithfourkindsofrulechangesofslowfirst,uniformandhurryfirstandano thermethodtoputforwardtheacceleratingconceptofleafbladesettlingangl e.Resultsindicatethat:Withthetrendchangesofleafbladesettlingangleform slowfirsttohurryfirst,theheadofdeliveryisincrease;efficiencygraduallyincre asesbysmallflowrate,efficiencygraduallydeclinesbyheavyflowrat.Inthedes ignconditions,theefficiencyofimpellerAisabout2%lowerthanthatofimpell erC.关键词：离心泵；安放角；型线；数值模拟Keywords:centrifugalpump；settlingangle；lines；numericalsimulation 中图分类号：TH311文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）28-0098-02 0引言叶片型线是决定叶片实际形状重要的几何要素。

气-液条件下导叶出口位置对反应堆冷却剂主泵性能的影响

基金项目：国斗技支撑ｉ — 饿倾目（２０１１ＢＡＦＩ４Ｂ４）０；江苏省自绷基金资助项目（ＢＫ２０１１５０４）；江苏省私敝支撑｛十戈Ｊ『币目（ＢＥ２０１０１５６）；江苏高校优势学科建设工程资助项目（ＰＡＰＤ）
压力能，达到提高主泵效率的目的，这—任务由导叶来完成。因此对主泵导叶安放位置进行研究，找出最地震等突发事故可能会导致一回路管道破裂，进而导致流人主泵的介质成为气相和液相的混合物，扬佳安放位置具有非常重要的意义。程下降、流量减小，不能给核反应堆提供足够的冷却剂，甚至引发安全事故［１，－３］，因此对主泵气．液两２网格划分及模型建立．１网格的划分相流进行研究非常有必要。目前国内外已对气— 液两２将主泵用Ｐｒｏ／Ｅ３维造型，将建好的主泵模型导人相流已进行了一系列研究，国内对泵内气掖两相流
一
定的影响；不同导叶出口边安放位置时，泵壳内的气体聚集程度不—样，当导叶出口边位于泵壳中心垂直平面上关键词：气液两相流；反应堆冷却剂主泵；导叶出口边安放位置；含气率；水力性能
中图分类号：ＴＨ３１１．ＴＩ－Ｉ３５３文献标志码：Ａ
时，泵内部流动效果最佳。
个模轮，流体离开叶轮时，既有径向分速度，也有轴向位置对主泵内部流动性能影响规律，共建立了５分别为Ａｌ～Ａ５。由于建模时采用ｌ１个叶片的导叶，分速度。轴向速度冲击泵壳造成能量损失，为此需型，
收稿日期：２０１２－０８－０１：修回日期：２０１３－０８０－２

叶片数及分流叶片位置对离心泵性能的影响

轮水力损失增加, 对于低比转速离心泵, 采用增加分流叶片, 改变叶片出口安放角 2 等措施提高泵的水力性能 . 根据低比转速离心泵设计参数和设计要求, 选择 5 种方案 ( 见表 1) 进行离心泵 CF D 数值模拟及性能预测 , 选择最优的叶片数、分流叶片径向及周向位置、叶片出口安放角场分布 .
( 1)
式中: u2 为叶轮出口圆周速度, m/ s; H t 为泵理论扬
图 1 设计工况下方案 A、 C、 E 湍动能的分布 Fig. 1 Turbulence kinetic energy distribution in case A, C and E with design flow - rate
, 改善叶轮流道内部流
2
k -
数值计算方法
计算采用三维定常 Navier - st okes 方程和 RNG 两方程模型, 计算方法为 Seg reg ated 隐式方法.
高效区范围宽. 按照低比转速离心泵水力设计方法 , 这类泵具有小流量工况时工作不稳定且效率低、扬程曲线易驼峰, 大流量工况时轴功率易过载等特点 .
表1 Tab. 1
设计方案长叶片数短叶片数叶片包角 / ( ) 叶片出口角 / ( ) 短叶片周向位置 A 4 4 120 22. 5 不偏置 200 28. 0
进口和出口边界条件分别按照速度进口和压力出口条件确定, 泵的叶轮和蜗壳、进口管及出口管壁面为固壁, 壁面速度满足无滑移条件 , 近壁区采用标准壁面函数. 当泵进出口边界的流量误差小于 10- 6 kg/ s, 且各速度分量及 k 、的计算误差都小于 10 时 , 认为计算已经收敛 .
程 , m; q V , t 为泵理论流量, m 3 / s; S 2 为叶轮出口面积, m2 ;

导叶结构对核主泵性能的影响

核主泵的过流部件主要由叶轮、导叶和泵壳组成。泵壳主要起安全保护作用, 要满足水力性能好、强度高、易加工和探伤的要求, 因此泵壳结构设计成环形水室, 而其流场结构与参数相近的
常规泵有较大的区别, 这也是造成核主泵效率指标略低的主要原因[ 2] 。A P1000 核主泵叶轮采用混流式叶轮, 循环工质离开叶轮时, 既有一部分径向旋转速度, 也有一部分轴向速度。轴向速度冲击泵壳造成能量损失, 为此需要消除液体的旋转运动, 把这部分动能转化为压力能, 达到提高水泵效率的目的。这一任务是由导叶来完成的。
壁面摩擦速
度 LS= ( Sw / Q) 1/ 2 , 常数 E 和 k 分别取值为 9. 012
和 0. 411。
3 计算结果分析
图 4 和图 5 分别为两种导叶叶片上的静压分布, 可以看出, 各导叶上压力分布呈现非轴对称性, 这是因为泵壳出口管的存在, 使单个导叶中的流动情况随其在球壳中的相对位置不同而改变。
发电设备( 2010 No. 5)
试验与研究
导叶结构对核主泵性能的影响
秦杰, 徐士鸣 ( 大连理工大学能源与动力学院, 大连 116023)
摘要: 针对将 AP1000 核主泵转速从1 750 r/ min 降低到1 450 r/ min, 应用强制漩涡法和速度系数法设计核
主泵叶轮和环形压水室, 设计出扭曲叶片和扩散叶片两种结构形式的导叶。利用 Fluent 软件, 对不同导叶设计工
k-E 模型。
计算模型包含旋转的动边界和静止的静边
界, 因此将整个计算域划分为定子和转子两个区域。旋转叶轮和静止蜗壳之间的耦合采用多重
参考系模型, 即 M oving Reference F rame

导叶叶片出口角对核主泵性能的影响

导叶叶片出口角对核主泵性能的影响杨从新;齐亚楠;黎义斌;王秀勇【摘要】以核反应堆冷却剂泵为研究对象,探讨导叶叶片出口角对核主泵性能的影响.首先选取三个核主泵,在只改变导叶叶片出口角的情况下,构建新的导叶和核主泵,通过数值模拟预测核主泵性能,并分析导叶叶片出口角变化前后核主泵性能参数及内部流场的分布情况.结果显示:对于所选取的三个核主泵,当导叶叶片出口角减小后,核主泵的效率最低提高0.66%,扬程最低上升0.15 m.其次,采用方格网保角变换法设计导叶叶片骨线时,相对于骨线的形状,叶片出口角对核主泵性能的影响更大;但是在方格网中,当叶片骨线为直线时,导叶内部的压力和速度比叶片骨线为曲线时变化更加均匀.另外,导叶可以将流体动能转化为压力能,同时又起着导流作用将从叶轮流出的液体导入蜗壳,但是导叶提供给蜗壳的流体的参数对核主泵性能参数的影响更大,为导叶的后续研究提供了参考依据.%The influence of outlet angle of guide vane on performance of nuclear main pump is discussed by taking reactor coolant pump.First,choose three nuclear main pumps,and build new guide vanes and nuclear main pumps under the circumstance of only changing outlet angle of guide vane,then analyze distribution of performance parameters and inner flow field before and after the changes of outlet angle of guide vane. The results indicate that when outlet angle of guide vane in the three nuclear main pump chosen decreases, the lowest increase of efficiency of nuclear main pump is 0.66%,and the lowest lift is 0.15 m.Second,outlet angle of guide vane has a bigger influence on performance of nuclear main pump than shapes of bone line when designing bone line of guide vane by conformal mapping method of gridsquare.However,the change of inner pressure and speed of guide vane is more well-distributed when bone line of guide vane is curve rather than straight in grid square.Besides,guide vane can transfer fluid dynamic energy to pressure energy and guide liquid from vane wheel to volute as as liquid guiding role as well.Whereas the latter that is pa-rameter of fluid to volute from guide vane has a bigger influence on performance parameter of nuclear main pump,which provides a reference for the further research on guide vane.【期刊名称】《甘肃科学学报》【年(卷),期】2016(028)003【总页数】5页(P49-53)【关键词】核主泵;导叶;出口角;数值模拟【作者】杨从新;齐亚楠;黎义斌;王秀勇【作者单位】兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州 730050;甘肃省流体机械及系统重点实验室,甘肃兰州 730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州 730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州 730050;甘肃省流体机械及系统重点实验室,甘肃兰州 730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州 730050;甘肃省流体机械及系统重点实验室,甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TK72目前,对核主泵导叶的探讨涉及到导叶对核主泵空化性能的影响[1]、扭曲导叶和直导叶对核主泵性能的对比[2,3]、导叶进口边位置的探讨[2,4,5]以及导叶内部压力脉动的研究[6]。

叶片型线对离心油泵性能地影响

叶片型线对离心油泵性能的影响叶片型线是离心泵叶轮流面与叶片厚度中分面或叶片工作面的交线。

叶片型线是决定叶片实际形状的重要几何要素。

叶片型线通过改变叶片表面流体动力负荷来决定离心泵水力性能。

一般可以通过三种方式改变叶片型线：⑴固定叶片进口角，改变出口角和包角；⑵固定叶片出口角和包角，改变进口角；⑶固定叶片进口角和出口角，改变包角。

以离心泵为例，以离心油泵为例，对第一种改变叶片型线的方式进行过实验研究。

本文以65Y60型离心油泵为例，对第二种改变叶片型线的方式进行实验研究，旨在检查第二种改变叶片型线的方式对离心油泵性能的影响，验证准三元叶片设计理论与方法是否有效。

首先采用准三元叶片设计方法以反问题方式设计两个叶片进口附近型线不同的三元叶轮，设计时保持叶片轴面形状与原来的一元叶轮相同。

然后将它们和原来的一元叶轮分别放入同一个泵体进行不同粘度下的性能实验，考察不同粘度下叶片型线对性能影响规律，为离心油泵叶轮水力设计提供依据。

2叶片设计方法与型线 2.叶片设计方法本文采用基于叶片骨面（涡面）的准三元叶片设计理论与方法设计离心油泵叶片。

设计时认为液体是理想流体，叶片骨面就是涡面。

涡面上有附着（束缚）涡。

涡面与S2rn流面形状相同。

严格地说，流动滑移前涡面与S2，m流面形状相同，流动滑移后涡面与S2m流面形状不相同，需要按一定的假设规律修正。

借助于分析S2rn流面流动与造型以后的叶片之间的不断迭代，设计出叶片骨面，最后加厚骨面得到三维实体叶片。

详细情况见。

准三元叶片设计方法由计算机完成。

采用面向对象的可视化高级语言编写了叶轮准三元流动分析程序和准三元叶片设计程序。

叶轮准三元流动分析程序包括贴体坐标生成程序和流场计算两个程序，它主要用于计算现有一元叶轮的内部流场，对流场进行诊断。

准三元叶片设计程序主要用于叶轮改型设计。

（背面）压力差与当地平均相对流速的速度头之比，利用Bern 货让方程也负荷系数可以化简为沈加咖pubi油吨Huse.（a）前盖板最大负荷差随扭角的变化利用该程序可以根据给定的离心泵设计参数，设计出叶轮轴面流道，计算出叶片形状，直到画出叶片剪裁图。

基于CFX的导叶与叶片间距对泵装置性能改变的研究

基于C F X的导叶与叶片间距对泵装置性能改变的研究孟庆峰1 ，陈松山1 ，何钟宁1，李慈祥2( 1．扬州大学，江苏扬州225009; 2．南京市水利规划设计院有限责任公司，江苏南京210006)摘要: 基于CFX采用数值模拟方法计算轴流泵导叶进口边与叶轮叶片出口边的平行间距S的变化对泵装置性能的影响。

在质量守恒定理和动量守恒定理的基础上，应用N av i e r－S to ke 方程和标准k －ε湍流模型，通过对轴流泵全流道三维湍流数值模拟，求解了导叶出口处的速度场和压力场。

分析了S = 9mm，S = 12mm，S = 15mm 3 种情况下，流量、扬程、功率和效率的关系，研究了轴流泵导叶进口边与叶轮叶片出口边的平行间距的变化对泵装置性能的影响。

关键词: 轴流泵; 导叶; 间距; 性能中图分类号:文献标识码:d o i: 10．3969 /j．i ss n．1005 －0329．2013．02．009T H312 AStudy on Gu i d e V ane and B l a d e P i t c h S on Pump D e v i c e P e r f o r m a n c e Change by CFXMENG Q i n g-fe n g1，CHEN Son g-sha n1 ，HE Zh o n g-n i n g2，LI C i-x i a n g3( 1． Yangzhou Un i vers i ty，Y a n gz h o u 225009，C h i n a; 2． N a n ji n g W ate r P l a nn i n g＆D e s i g n I n st i t u te，L t d．，N a n ji n g 210006，C h i n a)Ab s tr ac t:The p a ra ll e l space S of a x i a l f l o w pump g u i d e vane i n l et s i d e and the o u t l e t s i d e of i mp e ll e r b l a d e changes on t h e pump d ev i ce performance was ca l c u l ate d by num er i ca l s i mu l at i o n me th od based on C FX． On the mass co n se rvat i o n th eo re m a nd m o m e n t um co n servat i o n th eo re m ，the N av i e r－Stoke e qu at i o n and the sta ndard k －εt u r bu l e n ce m o d e l were a pp li cate d，T h ro u g h the th ree－d i m e n s i o n a l t u r bu l e n t f l o w num er i ca l s i mu l at i o n on th e w h o l e f l o w passage of a x i a l f l o w pump，The g u i d e vane o u t l et ve l oc i ty f i e l d and pressure f i e l d were so l ve d． The re l at i o n s h i p of the f l o w，h ea d，p o we r and eff i c i e n cy were a n a l ys i se d in th ree ca- ses as S =9mm，S =12mm，S = 15mm，The p a ra ll e l spa ce S of a x i a l f l o w pump g u i d e vane i n l et s i d e and the o u t l et s i d e of i mp e ll e rb l a d e changes on the pump d ev i ce performance was st ud i e d．K e y w o r d s: a x i a l f l o w pump; g u i d e vane; s p ac i n g; performance1 前言数量以及导叶与叶片间距S 等方面，都有一定的可能去提升导叶的转化性能，从而提高整个泵装置的效率。

导叶安放位置对离心泵蜗壳水力损失影响的数值研究

导叶安放位置对离心泵蜗壳水力损失影响的数值研究
刘振;刘吉营;江伟;朱相源
【期刊名称】《机电工程》
【年(卷),期】2024(41)3
【摘要】针对导叶安放位置对蜗壳水力损失影响的问题,对不同导叶安放位置下离心泵水动力特性进行了数值分析,并加以试验验证。

首先,选取了5组不同的导叶安放位置,并开展了外特性试验以验证数值模拟结果的准确性;其次,基于数值模拟结果,分析了导叶安放位置对过流部件总压降变化的影响规律;然后,采用回转面展开的方式,研究了不同导叶位置下蜗壳进口来流条件变化,分析了导叶位置对蜗壳来流的影响;最后,分析蜗壳流道由进口至出口的总压变化规律,结合流场分布分析了导叶位置对蜗壳水力损失影响规律。

研究结果表明:不同导叶位置下离心泵扬程和效率最大差异分别约为4.8%和3.5%;受蜗壳出口段漩涡影响严重,蜗壳水力损失变化明显高于其他部件;在θd 4位置时,出口段漩涡影响最小,蜗壳水力损失显著下降;隔舌位于导叶流道中间位置时,蜗壳来流均匀,蜗壳水力损失显著下降,泵性能更优。

【总页数】13页(P520-531)
【作者】刘振;刘吉营;江伟;朱相源
【作者单位】苏州建筑装饰设计研究院有限公司;山东建筑大学热能学院;西北农林科技大学水建学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH311
【相关文献】
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混流式核主泵导叶

混流式核主泵导叶(江苏大学能源与动力工程学院, 江苏镇江 212013)摘要: 为了研究导叶与壳体之间沿轴向和周向的位置关系对匹配球型壳体的混流式核主泵水力性能的影响,获得最优水力特性下导叶与壳体之间的匹配位置,以比转数ns为390的混流式核主泵水力模型为研究对象,基于雷诺时均方程和RNG k-ε湍流模型,对其内部流动进行三维全流道数值模拟．结果表明,随着两者之间匹配位置的变化,泵水力性能及内部流动情况也随之变化．在沿泵轴方向上,当导叶出口中心线与壳体出口段中心线相距1/4导叶出口宽度时,泵水力效率提高0.6%;在沿导叶出口圆周方向,导叶叶片出口边与壳体对称轴面重合时,泵水力性能及内部流动情况最优,泵水力效率提高近0.8%．研究结果为混流式核主泵的水力设计及优化和泵内部流动的主动控制提供有益参考．关键词: 混流泵;球型壳体;导叶位置;内部流动;数值模拟杨敏官, 王达, 高波, 等. 混流式核主泵导叶-壳体匹配水力特性[J]. 排灌机械工程学报,2016,34(2):110-114.YANG Minguan, WANG Da, GAO Bo, et al. Influences of gui de vane-casing volute positions on performance of nuclear reactor coola nt pump[J]. Journal of drainage and irrigation machinery engine ering(JDIME), 2016,34(2):110-114.(in Chinese)numerical simulation核反应堆冷却剂循环泵(又称核主泵),是核电站核岛一回路中重要的承压工作部件．为保证其在持续高效运行时的安全性,混流式核主泵大多采用混流式叶轮与径向导叶,匹配球型或准球型壳体的设计结构．虽然球型壳体构造简单,但不同于常见蜗壳、空间导叶,壳体内的流动情况异常复杂,如内部回流、二次流动、旋涡等,这也是匹配球型壳体的混流式核主泵水力效率较蜗壳式混流泵偏低的主要原因．关于泵内部流动与泵水力性能的研究,通过模拟手段获得内部流动的压力、流线、速度等流动特征分布情况相当有效[1]．KIM等[2]、JIN等[3]采用数值模拟对混流泵水力部件进行优化,得到最佳的内部流动和较高水力效率．BING等[4]研究在设计工况下,不同叶轮流道形状对流动状态的影响．导叶结构以及压水室出口收缩管形状、收缩角的不同,对其内部流动的影响也十分明显[5]．秦杰等[6]应用强制旋涡法和速度系数法设计了主泵叶轮和环形压水室，设计出扭曲叶片和扩散叶片两种形式导叶，并模拟了过流部件内部主要特征.张栋俊等[7]的研究表明，在相同流量下，圆锥形出流管比圆柱形出流管具有更好的流动特性，并且合适的锥度范围可以提高核主泵的性能参数.朱荣生等[8]通过自主设计主泵过流部件，对整泵段进行定常与非定常数值模拟，获得了出口收缩角对泵水力性能的影响.除了各水力部件单独设计对泵水力效率有直接影响,水力部件间不同的位置匹配关系,如压水室收缩管的位置、导叶与叶轮间隙大小等对泵内部流动的影响也十分显著[9-10]．文中通过对不可压缩流体采用定常数值模拟的方法,分别对导叶和壳体在不同的轴向和周向位置下进行三维全流道数值计算分析,得到不同方案下的内部流动情况,并依据能量损失和内流分析,获得导叶、壳体之间理想的位置匹配关系,为混流式核主泵水力性能的优化提供参考．1 模型建立与方案设计1.1 模型建立选择ns=390的混流式核主泵的水力部件模型,确定以混流式叶轮(4叶片)、径向导叶(12叶片)和球型壳体的研究方案．其主要设计参数：流量为848 m3/h,扬程为12.7 m,转速为1 480 r/min,主要水力部件的实体三维模型如图1所示．图1 主要水力部件三维模型图Fig.1 3D model of main hydraulic parts1.2 匹配方案为了解此设计参数下球型壳体与径向导叶之间不同的位置匹配关系对泵内部流动情况和水力性能的影响,分别以两者的轴向匹配关系和沿导叶出口圆周方向的匹配关系作为主要研究内容,如图2所示．图2 方案设计图Fig.2 Designing scheme首先,将壳体出口段中心线和导叶出口中心线之间距离记为Δb,并规定壳体出口中心线在右侧为“+”．令x=Δb/b4,其中b4为导叶出口宽度,设计5种轴向位置匹配方案,分别为x=0.50,0.25,0,-0.25,-0.50．其次,在沿导叶出口圆周方向上,从泵进口方向看,将径向导叶绕泵轴顺时针旋转过一定几何角度θ．当其叶片出口边位于壳体对称轴面上时,记为几何夹角0°,每旋转5°为一个方案,取6个周向位置匹配方案．2 网格划分与计算方法2.1 计算方法假定泵内部流动为常温清水不可压缩的定常流动,流体重力不计,叶轮绕进口中心轴线以恒定角速度ω转动．数值模拟采用连续方程、三维定常不可压雷诺时均N-S方程,并以RNG k-ε湍流模型使方程封闭．文中采用有限体积法离散控制方程,各项均采用一阶迎风格式,压力与速度的耦合通过SIMPLE算法．进出口分别取速度进口边界条件(velocity-inlet)和压力出口边界条件(pressure-outlet)．叶轮处采用旋转壁面无滑移边界条件,进出口管、导叶和壳体采用静止壁面无滑移边界条件．2.2 网格划分采用Gamit网格划分软件对混流式核主泵模型进行非结构四面体网格划分,经过网格无关性验证,为兼顾结果准确性与节省计算资源,每套方案总网格数约为400万,如图3所示，图中ηh为总水力效率，H为扬程．图3 网格无关性验证Fig.3 Grid independence verification试验和模拟的效率对比如图4所示，图中，Q为实际流量，Qd为设计流量．由图可以看出,在此网格数基础上,与试验数据相比,模拟得到的结果要略高于试验结果,在设计工况点和最优工况点处的差值分别为3.4%和3.7%．这是由于模拟时并未考虑到实际加工误差和加工表面粗糙度等,而这些都会使得模拟结果与实际测量值不同．同时,可以看出混流式核主泵水力效率的模拟曲线与试验曲线在整个模拟测量范围内趋势相同．结合以上2点,认为模拟采用的网格质量已经能够满足要求．图4 试验与模拟效率对比结果Fig.4 Comparison of efficiency between experiment andsimulation2.3 水力损失评价方法壳体、导叶位置关系的不同会导致泵内部流动情况有所差别,特别是在导叶和壳体内的流动．因此将流体在导叶和壳体内的压力损失,转化为更为直接的扬程损失进行比较,分别用系数ξ表示在导叶和壳体内的扬程损失占整泵扬程的百分比．由于不考虑流体自身重力,故有(1),(2)泵总水力效率(3)式中：下标d,k分别表示在导叶或壳体内；ΔH为扬程损失；H为泵总扬程；pin，pout为进、出口总压；P为泵轴输入功率．3 计算结果及分析3.1 能量损失分别将沿轴向的5个方案和沿周向的6个方案中的导叶内扬程损失系数ξd、壳体内扬程损失系数ξk、两者损失系数之和ξd+k以及泵总水力效率ηh整理得到如图5所示模拟结果．图5 能量损失曲线Fig.5 Energy loss curves从图5中可以看出,不论是沿泵轴方向还是沿导叶出口圆周方向,泵的总水力效率ηh随相对位置不同有所变化,轴向和周向最大差值分别为0.6%和0.8%,且都存在水力效率ηh最高的匹配位置．图5a中,在轴向位置匹配关系中,壳体和导叶内的扬程损失系数变化并不明显．在x=0.50位置方案时(即壳体出口中心线与导叶出口中心线相距0.5b4时,位于前盖板附近),壳体内损失系数最大,此时,整个导叶、壳体内损失系数总和也为最大．在x=-0.25方案中,导叶内的扬程损失系数ξd最大．比较后发现,在x=0.25位置时,ξd+k最小,总水力效率ηh最大．图5b中,在圆周方向上,导叶和壳体间位置匹配关系的不同对其内部流动的影响要大于轴向上的位置匹配关系．ξd+k随着θ角度的不同,波动较明显,同时扬程损失系数在导叶内的变化程度也明显大于壳体内．当θ=0°时,即导叶叶片出口边与壳体对称轴面重合时,虽然在壳体内损失系数略大于其他角度方案,但在导叶内的损失明显要小得多,继而,此方案的总水力效率值ηh也最大．在θ=15°时,虽然壳体内损失并不是最大,但导叶与壳体内损失系数为这几个方案中最大．这也说明了在泵内部流动研究中,对各水力部件的研究不应片面地将其独立,而应依据不同部件间的相关性,寻找使内部流动达到最佳状态的最优组合．3.2 内部流动分析在研究壳体与导叶间不同轴向位置关系对泵内部流动的影响时,以壳体对称轴面为截面,如图6所示．图6 不同轴向位置的流线图Fig.6 Streamlines at different axial positions从图6内部流线的分布状态可以看出,壳体出口段中心线与导叶出口中心线距离不同时,会对壳体内部以及导叶靠近出口段的流道产生较大影响．将壳体内流线加密,可以明显观察到壳体下方存在一对较大的旋涡,且旋转方向相反．在近壳体壁面处也存在着许多其他旋涡,这些都是球型壳体内部复杂流动特征的表现．虽然流体经过导叶导流作用获得圆周方向的速度分量,但依旧存在的径向速度使得一部分流体直接冲击到壳体内表面,加之少量残余轴向速度分量,便会形成图示中的对称旋涡．在靠近壳体出口段的导叶出口附近,除x=0.25方案外,在导叶前盖板附近会出现旋涡,堵塞导叶出口,致使导叶内部流动损失增加．特别是在x=-0.25的位置方案中,导叶出口发生旋涡现象十分明显,这也是导叶损失系数相较其他轴向方案最大的原因．在导叶叶片出口边与壳体对称轴面之间不同的几何夹角中,选取效率差距较大的3个方案,即θ=0°,10°和15°,做如图7所示的截面,即壳体出口段中心面．图7 不同周向位置的涡量图Fig.7 Vorticity contour at different circumferentialpositions由图7可以看出,在叶轮和导叶叶片表面以及由壳体进入出口段的弯角处,涡量较大．因为要考虑壳体导叶之间的位置关系对泵内部流动的影响,所以突出导叶与壳体内部流场中的涡量．在显示的整个内部流场中,导叶内的流动是非对称的,特别是在靠近出口管段的导叶流道中,涡量明显增加,严重时会加剧前面分析中提到的流道堵塞现象,而且θ角度不同,涡量大小变化明显,这也说明了在周向上的位置关系对泵内部流动影响较大．同时,在出口段收缩角处存在一个涡量较大的区域．这是因为在此收缩角下,一部分流体未能从出口段流出,压差作用下形成旋涡,造成能量损失．其中,还会有一部分随其他导叶流道流出的流体,绕壳体旋转一周后再流入出口段,在这个过程中也造成了能量损失．当θ=0°时,在靠近壳体出口段的导叶流道中,涡量值大小在400 s-1以上的橙色区域要明显小于θ=10°和θ=15°的情况,这也解释了此方案下导叶内扬程损失系数小于其他周向方案的原因．4 结论文中对ns=390的混流式核主泵的导叶与壳体匹配水力特性进行了初步研究,获得了以下主要结论:1) 混流式核主泵中球型壳体内的复杂流动是造成其水力效率低的一个关键因素,导叶与壳体间匹配关系对其内部流动状态影响较大．2) 当壳体出口段中心线与导叶出口中心线之间相距1/4导叶出口宽度时(靠近导叶前盖板),壳体与导叶内的扬程损失系数最小．3) 导叶叶片出口边与壳体对称轴面重合时,靠近出口段流动情况最优,整个定子部分流动损失最小．参考文献(References)[ 1 ] 李颖,周文霞,张继革,等. 核反应堆冷却剂循环泵全流道三维数值模拟及性能预估[J]. 原子能科学技术,2009,43(10):898-902.LI Ying, ZHOU Wenxia, ZHANG Jige,et al. Numerical simulati on of three-dimensional flow through full passage and performance predicti on of nuclear reactor coolant pump[J]. Atomic energy science a nd technology, 2009, 43(10): 898-902.(in Chinese)[ 2 ]KIM J H, KIM K Y. Optimization of vane diffuser in a mixed-flow pump for high efficiency design[J]. International journal of fluid machinery and systems,2011, 4(1): 172-178.[ 3 ]KIM J H,ANH H J,KIM K Y. High-efficiency design of a mixed-flow pump[J]. Science China, 2010, 53(1): 24-27.[ 4 ]BING Hao, CAO Shuliang, TAN Lei, et al. Effects of meridional flow passage shape on hydraulic performance of mixed-flow pump impellers[J]. Chinese journal of mechanical engieerin g, 2013,26(3):469-475.[ 5 ]JIN Yan,LIU Chao,TANG Fangping. Analysis of the influence of pa ssage components on the efficiency of bulb tubular pumps[C]// Proceedings of ASME Fluids Engineering Conference. New York: ASME, 2008:55234.[ 6 ] 秦杰, 徐士鸣. 导叶结构对核主泵性能的影响[J]. 发电设备, 2010(5):315-318.QIN Jie,XU Shiming. Influence of guide vane structure on pe rformance of reactor coolant pumps[J].Power equipment,2010(5 ):315-318.(in Chinese)[ 7 ] 张栋俊,徐士鸣. 类球形压水室出流管形状对核主泵性能的影响[J].水泵技术,2010(1):21-30.ZHANG Dongjun, XU Shiming. Influence of orbicular volute outflow pipe structure on performance of reactor coolant pump s[J]. Pump technology, 2010(1):21-30.(in Chinese)[ 8 ] 朱荣生,李小龙,袁寿其,等. 反应堆主泵压水室出口收缩角对水力性能的影响[J]. 核动力工程,2012, 33(2): 97-103.ZHU Rongsheng, LI Xiaolong, YUAN Shouqi, et al. Effect of pumping chamber outlet contraction angle on hydraulic perfor mance of main nuclear reactor pump[J]. Nuclear power enginee ring, 2012,33(2):97-103.(in Chinese)[ 9 ] 张栋俊, 徐士鸣. 球形压水室扩散管位置对核主泵性能的影响[J]. 流体机械, 2010, 38(5):13-17.ZHANG Dongjun, XU Shiming. Influence of orbicular pumpi ng chamber diffusion tube position on nuclear first-loop coolant pump performance [J]. Fluid machinery, 2010, 38(5 ):13-17.(in Chinese)[10] 王春林,彭娜,赵佰通,等. 核主泵模型泵导叶进口边相对位置对泵性能的影响[J].排灌机械,2008, 26(5):38-41.WANG Chunlin, PENG Na, ZHAO Baitong. Influence of relati ve position of diffuser inlet edge on performance of nuclear mo del pump[J]. Drainage and irrigation machinery,2008,26(5):38-41.(in Chinese)(责任编辑盛杰)Influences of guide vane-casing volute positions on performance of nuclear reactor coolant pump YANG Minguan, WANG Da, GAO Bo, LU Sheng(School of Energy and Power Engineering, Jiangsu Universit y, Zhenjiang, Jiangsu 212013, China)Abstract: Three-dimensional numerical simulations of the internal flow field, bas ed on Reynolds-averaged equations and RNG k-ε turbulence model, are carried out in the study on axial and circ umferential positions between guide vane and casing volute of a ns=390 mixed-flow nuclear reactor coo-lant pump. The energy performance is used to analyze internal f low and acquire the prime position between guide vane and cas ing volute. The results show that different positions have an infl uence on hydraulic efficiency and internal flow. The hydraulic eff iciency in an ideal position scheme has increased by 0.6%, equal to 1/4 of guide vane outlet width, between the shroud and cent ral plane of casing outlet. Meanwhile, it has increased by 0.8% w ith a better internal flow performance as the symmetric axial pla ne and the vane outlet are at the same circumferential position. The results contribute to the design and optimization of a nuclear pump as well as internal flow control.Key words: mix-flow pump;spherical casing;guide vane position;internal flow fiel d;中图分类号: Tp13; S277.9文献标志码: A文章编号： 1674-8530(2016)02-0110-05作者简介: 杨敏官(1952—),男,江苏常州人,博士生导师(**************.cn),主要从事流体机械性能、流体机械内部多相流动研究．王达(1991—),男,江苏连云港人,硕士研究生(通信作者,****************),主要从事流体机械内部流动研究．基金项目：国家自然科学基金资助项目(51476070); 江苏高校优势学科建设工程资助项目收稿日期: 2015-04-16; 网络出版时间： 2015-12-16doi:杨敏官10.3969/j.issn.1674-8530.15.0082网络出版地址： /kcms/detail/32.1814.TH.20151216.155 3.022.html。