叶片式混输泵非定常流动的数值模拟
导叶式混流泵内部非定常流动特性数值模拟
导叶式混流泵内部非定常流动特性数值模拟季磊磊;李伟;施卫东;张扬;杨勇飞【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2016(047)0z1【摘要】为了研究不同流量工况对导叶式混流泵内部非定常流动特性的影响,基于ANSYS CFX软件并采用标准k-ε两方程模型对混流泵的外特性进行了数值预测,分析了流量工况对混流泵内压力分布、流线分布和湍动能的影响,探讨了不同流量工况下不同监测点的压力脉动时域和频域响应.研究结果表明,数值计算的外特性结果与试验测量结果趋势基本一致,最优工况点数值预测与试验测量的扬程和效率误差分别为3.29％和0.27％,数值计算的准确度较高.小流量工况下,叶片工作面与背面之间存在着较大的压力梯度,形成的轮缘泄漏流对主流产生较大干扰,同时受到动静干涉的影响,在叶轮出口和导叶流道内造成较大的能量损失和湍动能耗散;随着流量增加,轮缘泄漏流逐渐减少,动静干涉效应相对减弱,流场流动趋于平稳.不同流量工况下,各监测点压力脉动呈明显的周期性变化,一个旋转周期内压力脉动曲线有4个波峰和4个波谷,叶片通过频率始终占主导作用;流量对叶轮进口处和导叶中间处的压力脉动影响最明显,小流量工况下压力脉动系数的幅值变化最大;随着流量的增大,压力脉动频域幅值随之减小.本研究可为扩大混流泵的运行范围以及混流泵叶轮和导叶的优化设计提供参考依据.【总页数】9页(P155-162,188)【作者】季磊磊;李伟;施卫东;张扬;杨勇飞【作者单位】江苏大学流体机械工程技术研究中心,镇江212013;江苏大学流体机械工程技术研究中心,镇江212013;江苏大学流体机械工程技术研究中心,镇江212013;江苏大学流体机械工程技术研究中心,镇江212013;江苏大学流体机械工程技术研究中心,镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TH313【相关文献】1.基于大涡模拟的导叶式混流泵叶轮内压力脉动特性分析 [J], 杜媛英;高强;尚长春;郝昱宇;赵天鹏;王晓璐2.导叶式混流泵多工况内部流场的PIV测量 [J], 李伟;季磊磊;施卫东;周岭;张扬3.导叶式离心泵内部流动特性数值模拟 [J], 朱相源;江伟;李国君;孙光普4.低比转数混流泵导叶内部压力脉动特性研究 [J], 翟杰;祝宝山;李凯;王旭鹤;曹树良5.高比转数混流泵非定常流场压力脉动特性 [J], 王春林;贾飞;吴志旺;刘栋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
混流泵叶轮流动性能数值模拟和叶型优化设计
ｖ ｒｅ ｅ ｎ ｌ ｆｏ ｓ ｐ ｒ ｔ ｎ ａ ｅ ｒ ｍｏ ｅ ｎ ｈ ａ ｓ ｇ ｏ ｅ ｎ ｅ ｓｔ ｎ ｎ ｕ ｎ ｉ ｇ ｒ ｎ ｅ ｏ ｘ ｓ ａ ｄ ｗａｌｌ ｗ ｅ ａ ａ ｉ ｓ ｃ ｎ ｂ ｅ ｖ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｓａ ｅ ｖ ｒ ｘ ｉ ｔｎ ｉｙ ａ ｄ ｉｆ ｅ ｃｎ ａ ｇ ｔ ｏ ｔ ｌ
Ｌａ ｎｎ １０ ４ ｈｎ ） ｉｏ ｉｇ ｌ６ ２ ，Ｃ ｉａ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａ ｕ ｒｃ ｌｃ ｌｕ ａ ｉｎ ｗａ ａ ｒｅ ｕｔｔ ｉ ｌ ｔ ｈ ｅ — ｉ ｎｓｏ ａ ｕ ｂ ｌ ｎ ｏ ｉ ｉ ｈ ｎ ｍｅ ｉ ａ ａｃ ｌ ｔｏ ｓ ｃ ｒｉｄ ｏ ｏ ｓｍｕ ａｅ ｔｒ ｅ ｄ ｍｅ ｉｎ ｌｔ ｒ ｕ ｅ ｔｆ ｗ ｎ ａ ｈ ｇ ｌ
／ 排灌机械工程学报
Ｉ ｏ ｒ ａ ｆＤｒ ｉ ａ ｅ ａ ｄ ｌｒ ｇ ｔｏ ａ ｈ ｎ ｒ ｎ ｉ ｅ ｒｎ Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ａ ｎ ｇ ｎ ｒ ｉ ａ ｉ ｎ Ｍ ｃ ｉ ｅ ｙ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
＿． Ｎ ＿ Ｉ１ 第 ＿ ２ ４Ｉ 、 ｏ－ 卷 ．■ ８ ４
弯曲度 可以有 效控 制叶 片进 １处 的马蹄 涡 ， 除近壁 面流 动分 离和 漩涡 ， 小流动 中的通 道 涡强 ７ ： 消 减 度和 影响 范 围 ， 改进后 叶轮 流道 内存在 的 涡 团和 流动 脱 离现 象基本 消失 ， 叶轮 水 力效率相 对提 高
４７ ％ ， ．４ 单位 功耗 的扬 程 增加 １ ．％ ． ５ 叶轮 性能 参数 的计 算数 据 与试 验数 据 吻合 较 好 ， １ 验证 了所 采 用的计 算方 法及模 型 的 准确性 和 可靠性 ．
关键 词 ：混 流泵 ；叶轮 ；数值模 拟 ；叶型优 化 ； 能 性
叶轮机三维非定常流动数值模拟的研究
图 1 计算网格 F ig . 1 Co mputa tio nal g rids
图 7 扰动速 度矢量图 Fig . 7 U nsteady v elo city vesto rs
图 8 准正交面扰 动速度矢量图 ( a) 前缘上游 12% 处; ( b) 50% 弦长处; ( c) 尾缘下游 15% 处
Fig. 8 U nsteady velo city v ector at cro ssflo w planes ( a) 12% cho rd leng th ahead L . E. ; ( b) 50% chor d lengt h; ( c) 15% cho rd leng th behind T . E.
叶轮机三维非定常流动数值模拟的研究
邹正平, 徐力平
( 北京航空航天大学 404 教研室, 北京 100083)
NUMERICAL STUDY OF THE 3-D UNSTEADY FLOW IN TURBOMACHINERY STAGES Z OU Zheng -ping, XU L流动数值模拟的研究
13
在尾迹进入静子通道前, 其逆射流脉动速度非常 大; 尾迹扫过叶片前缘时被叶片切割, 转子尾迹在 前缘附近诱导攻角的改变, 使得静子前缘处的非 定 常压力脉动幅度较大( 见图 9) ; 切割后的尾迹 分别在不同通道向下游运动, 由于尾迹各部分运 动速度并不相同, 所产生的剪切与拉伸变形, 在通 道内, 尾迹由吸力面向压力面输送的过程; 尾迹间 的主流区由于与尾迹的相互作用具有 非定常特 性。在尾迹的迁移中, 由于与主流的掺混, 尾迹的 扰动速度迅速减少, 所以在叶片通道后半部分扰 动速度较小; 尾迹的变形在通道中不十分明显, 这 是因为叶片负荷不重, 尾迹通过叶片通道时, 速度 差不大, 所以尾迹产生的弓状弯曲小。
叶片数对混流泵内部非定常压力脉动特性的影响
混流泵是一 种兼具轴流 泵和离心泵优 点 的泵 型 ，
频域 响应 ， 探讨 叶 轮 叶 片数 对 混流 泵 压 力 脉动 特 性 等 的影 响．
在水利工程 、 农业 排灌 、 城市 给排 水 等方 面都 有广 泛
应用 卜 ． 在混流 泵 内 ， 由于 叶轮 与 导 叶 的动静 干 涉 等作用而 引起 的压力 脉 动 ＿ ３ Ｊ ， 对 泵 的安全 运 行 、 噪声
泵 内压 力脉 动的 时域 变 化 ， 并 和 经 验模 态分 解 方 法 的结 果进 行 对 比． 但是 ， 关 于 混 流 泵 压 力 脉 动 方 面 的研 究 相较 于离心 泵 和轴流 泵而 言较 少 ； ｕ 等 研 究 了导 叶厚度 对混 流 泵 内部 压 力脉 动 的影 响 ； 张德 胜 等 利 用数 值方 法 分 析 了 叶轮 和 导 叶 由 于动 静 相干 作用 对混 流泵 内部 压 力 脉 动特 性 的影 位 置处 的非定 常 压力 脉动 特 性 ； 黎义 斌 等¨ 关 注 了设 计工 况下的低 比转 数混流泵 的压力脉 动 ， 并 采用大 涡 模拟 方法研究 了混 流泵 内部 不稳定流 动特性 ； 靳栓宝 等 基于 Ｒ Ａ Ｎ Ｓ方程和 Ｓ Ｓ Ｔ湍流 模型研 究 了混 流泵 内部 不 同运行工 况 、 转速 以及监 测位置 对压力 脉动 的
１ 研 究 模 型
１ ． １ 计算 模型
振动 、 过流部 件的磨损等都 有重要 影响 ． 因此 ， 研 究混
部分流泵整机非定常流动数值模拟
部分流泵整机非定常流动数值模拟
陈党民;李新宏;黄淑娟
【期刊名称】《工程热物理学报》
【年(卷),期】2005()z1
【摘要】本文在设计工况下采用滑移网格技术对部分流泵进行了整机非定常流动数值模拟,分别分析了叶轮、蜗壳内的非定常流动规律。
计算表明,部分流泵内流的非定常特性极其强烈,只有采用非定常计算方法才能反映其内流的实质。
本文的计算为进一步研究部分流泵的内流现象、提高效率、减少水利损失提供了一定的理论依据。
【总页数】4页(P89-92)
【关键词】部分流泵;非定常流动;数值计算
【作者】陈党民;李新宏;黄淑娟
【作者单位】西安交通大学能动学院流体机械研究所;陕西鼓风机集团有限公司【正文语种】中文
【中图分类】V21
【相关文献】
1.导叶式混流泵内部非定常流动特性数值模拟 [J], 季磊磊;李伟;施卫东;张扬;杨勇飞
2.高速部分流泵整机非定常流动数值模拟 [J], 柴立平;潘兵辉;石海峡;江伟;曹敏红
3.叶片式混输泵非定常流动的数值模拟 [J], 余志毅;张勤昭;黄若;曹树良
4.切线泵整机多相位定常流动数值模拟 [J], 李新宏;黄淑娟
5.离心泵蜗壳内非定常流动特性的数值模拟及分析 [J], 孟根其其格;谭磊;曹树良;王玉川
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汽轮机级内的非定常流动的数值模拟
汽轮机级内的非定常流动的数值模拟1.介绍由于前后的结构限制，单一涡轮叶栅的进口和出口处的流场参数（边界条件）很难定义下来。
因此，可以选择把好几个级作为一个整体进行分析，此时界面流场的结果就很容易用数值进行模拟。
当然，这个整体可以提供更多的信息，例如，叶片受力情况，寿命等等。
从混合平面到完全的非定常作用，这些各不相同的耦合方法已经都被使用过。
本篇文章主要研究定子和转子之间的非定常作用，对此，我们已经提出了两种有限分析处理方法。
第一种分析方法假定一个相对简单的定子—转子匹配情况，在基于罗伊对Riemann解的非结构网络化的近似理论，实现了对现有的内部二维有限体积法的算法证明。
第二种分析方法来源于对两相冷凝蒸汽流动的Lax-Wendroff二维有限体积分析法和Giles匹配算法的有机结合，这种方法已经成功的在高压涡轮叶栅的单相定子—转子间相互作用的计算中得到验证。
2.控制方程和问题提出这两种流动模型通过偏微分的形式给出W=--G+Q （1）理想气体的二维流动可以用欧拉公式描述，可以进一步称为单相流动模型，也可以用这个公式表示W=[, F=[,)Q=[0,0,0,0G=[（2）其中表示密度，是速度的矢量分量。
P表示压力，e是每单位体积的能量。
表示比热容。
下面的模型描述的是蒸汽和冷凝水混合物的流动，也被称为两相流动模型。
我们假设液滴被蒸汽带动着进行流动。
这个控制方程包括对混合物的欧拉方程和液滴参数的传递方程。
因此，表达式如下（3）此时，代表混合物的密度，代表蒸汽和液体平均速度的矢量分量。
P表示平均压力，e是每单位体积的能量。
代表湿度。
方程组加上压力方程封闭（即有解），压力方程如下（4）L表示凝结潜热，比热容这里作为温度函数。
Hill参数如下：（5）N表示每单位质量混合物中的液滴数，表示第i个液滴的半径，r表示平均半径。
数量级作为计算时的单位，每单位体积每秒新凝结的液滴数J根据下面的公式计算（6）新的液滴半径用表示，蒸汽密度为蒸汽的温度用理想气体定律计算。
叶轮机械动静叶片排非定常气动干涉的数值模拟
叶轮机械动静叶片排非定常气动干涉的数值模拟
黄伟光;陈乃兴;山崎伸彦;难波昌伸
【期刊名称】《工程热物理学报》
【年(卷),期】1999(20)3
【摘要】本文采用一种分区算法求解二维Navier-Stokes方程，对叶轮机械多级
叶片排内的非定常流场干涉进行数值模拟。
在探讨分区计算对于复杂通道内流场和动静叶列非定常干涉作用数值计算的必要性和重要性之后，针对某蒸汽轮机跨音速叶片组进行了数值分析，得到了典型的动静叶间非定常干涉流动图谱、作用于叶片的非定常气动力及其频谱特征。
计算结果表明。
本文提出的计算方法是合理有效的，为今后进行大规模动静叶非定常气动计算和基于非定常数值模拟的工程设计提供了可靠的依据和有用的工具。
【总页数】5页(P294-298)
【关键词】叶轮机械;非定常流动;动静叶片干涉;N-S方程
【作者】黄伟光;陈乃兴;山崎伸彦;难波昌伸
【作者单位】中国科学院工程热物理研究所;日本国立九州大学航空航天系
【正文语种】中文
【中图分类】TB126
【相关文献】
1.时序效应减小转子叶片表面非定常气动力的数值模拟 [J], 杜红军;胡骏;姚刚
2.风力机三维旋转叶片非定常气动特性数值模拟研究 [J], 胡国玉;孙文磊;曹莉
3.动静叶相互干涉的三维非定常流场数值模拟 [J], 王松涛;王仲奇;冯国泰;吴猛
4.非定常动静叶干涉作用的二维数值模拟 [J], 吴先鸿;陈矛章
5.轴流压气机动静叶片排非定常气动力分析 [J], 周正贵;胡骏
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轴流泵定常、非定常数值模拟
轴流泵定常、非定常数值模拟1网格划分1.1. 叶轮[1] 在NX中，【文件(F)】→【导出(E)】→STEP203，将水体转成.stp格式。
[2] 打开ICEM CFD，【File】→【Change working directory】，选择工作目录。
[3] 【File】→【Import Geometry】→【STEP/IGES】，导入几何体，【Apply】如图4-6-1。
图4-6-1 导入几何图4-6-2 划分part[4] 【Geometry】→【Repair Geometry】，，【Apply】。
若均为红线则实体拓扑结构完整。
[5] 为了便于后面的网格划分和后续的CFD设置，将叶轮水体的不同部位设为不同的“part”，如图4-6-2。
[6] 【Creat Body】，点击“2 screen location”后的鼠标箭头，在体上选择两点，要求这两点的连线都在体内，如图4-6-3。
点1点2单击图4-6-3 生成BODY[7] 【Mesh 】→【Global Mesh Setup】进行全局网格设置，“Scale factor”：1.0，“Max element”:10.0，【Apply】。
a·ii·b图4-6-4 全局网格设置[8] 【Mesh】→【Part Mesh Setup】，进行局部网格加密。
如图5，设置max size，CKB（出口边）：0.5，JKB（进口边）：0.5，KT（壳体）：4，LG（轮毂）：4，YLCK（叶轮出口截面）：4，YLJK（叶轮出口截面）：4，YP（叶片）：2。
图4-6-5 局部网格加密[9] 【Mesh】→【Compute Mesh】，【V olume Mesh】，“Mesh Type”：Tetra/Mixed，”Mesh Method”：Robust(Octree)，如图4-6-6a，【Compute】。
生成网格数：134万，如图4-6-6b。
《基于流固耦合的涡轮叶片三维非定常数值模拟》论文摘要编写
《基于流固耦合的涡轮叶片三维非定常数值模拟》论文摘要编写关键词：流固耦合，;涡轮叶片，非定常，数值模拟涡轮是燃气轮机的核心部件之一，涡轮转子叶片是高温、高负荷、结构复杂的典型热端结构，其性能和可靠性直接关系到燃气轮机的性能、耐久性、可靠性和寿命。
对涡轮而言，现代先进燃气轮机均有高温、高压和高转速的“三高”特性。
涡轮内部流场是非常复杂的粘性、非定常三维运动，不可避免地出现主要由各种涡系构成的二次流。
这些流动现象，很难进行高精度的捕捉，再加之流固耦合的作用，非定常的流场分析将会更加困难。
这些无论是对涡轮的气动性能还是安全性，都有很大的影响。
涡轮转子叶片在发动机工作时，除承受转动产生离心力、离心弯矩和离心扭矩外，还受到气动力产生的弯矩、扭矩和轴向力的作用。
另外，流场的非定常气动载荷也可能会对涡轮转子叶片产生复杂的激振，可能会导致叶片的长期高周激振而发生高周疲劳断裂。
因此，开展基于流固耦合的非定常流动数值模拟来研究流场与结构的相互作用，对于考察涡轮的流动特性和叶片的动力响应具有重要意义。
本文结合使用CFD和CSD程序，在流固耦合平台上对非定常流场与叶片结构的相互作用进行数值模拟计算，并通过涡轮的模型试验，验证了数值模拟计算的可行性和可靠性。
主要分为四个部分：（1）采用商业软件ANSYS CFX进行低压涡轮的定常流场数值模拟，意在初步判断涡轮的流动特性，验证设计的合理性和可行性，同时为基于流固耦合的非定常数值模拟提供初场。
结果表明该涡轮流动稳定，没有出现大规模的分离，转子叶片的叶尖位置出现明显的二次流；（2）以上一步的定常数值模拟结果为初场，进行基于流固耦合的三维非定常数值模拟。
与定常模拟的结果相比，耦合计算下的叶盆的静压分布并没有出现明显的变化，而叶背的静压在幅值和范围上都出现明显的下降；通过对沿流向不同位置的流场进行分析发现，叶片的叶尖尾缘附近流场出现了明显的二次流扰动。
对转子叶片叶尖尾缘附近的网格点进行位移监控，得到了稳定的网格振动特性；（3）对转子叶片进行不同转速下的固有模态分析，— 1/2 —— 1/2 —获得该涡轮的共振转速图，从而确定了该涡轮从起动至设计点工作状态的四个共振转速。
叶片式混输泵数值模拟及外特性试验
关键 词 叶片式混 输泵
数值模 拟
外特 性
试验
确定混 输泵原 理机设 计方 法 的合 理性 。
０ 引 言
１ 叶片式混输泵原理机 的设计
随着海 洋油 田和边 际油 田的开采 ，气液混 输泵 由于其显著 的经 济效 益受到 世界各 大石 油公 司 的重
给出 了混输泵 叶轮 参数 的 选择 范 围 。文献 ［ ］通 ７ 过试验 研究 发现 ，减小进 口冲角 、适 当增大 出 口角
制试 验 台 ，对 其进 行 外 特 性试 验 ，分 析 试 验数 据 ，
基金项 目：国家 ８ ３高科技资助项 目 “ ６ 油气混输泵系统关键技术研究 ” （ ０７ Ａ ９ ３６） ２０ Ａ ０ Ｚ １ ；石油科技 中青 年创新基金 资助项 目 “ 叶 片式 混输泵 湍流模拟及叶形控制研究 ” （７ １３ ） ０ Ｅ ０９ 。
叶 片式混输 泵 。其 中 ，叶片 式混 输 泵 具 有体 积小 、 排量 大 、可 以输送 带 有 固体 颗粒 的多 相流 、使 用 和 维护 方便等 特点 ，具有 更加 广 阔的应用 前景 。
国内 关 于 叶 片 式 混 输 泵 的 研 究 中 ，李 清 平 等 ［ 索 了混输 泵 叶轮 的设计方 法 ，分 析 了泵 内 ２ 探 —
应 用 Ｒ Ｇ ， 湍 流 模 型 进 行 计 算 ，采 用 有 限 Ｎ ｃ 一 体积 法对 控制方 程 进行离 散 ，变量 存储 在控 制体 中
心 。在 差 分 格 式 中 ，压 力 项 采 用 二 阶 中心 差 分 格
比转 速 ：１４； ６ 叶片数 ：３ 。
式 ，速 度项 采用 二 阶迎风 差分 格式 ，湍 动能 和湍动 能耗散 率项 采用 二 阶迎风 差分 格式 。在计 算 区域 的 人 口 ，认 为 含气体 积 分数均 匀 分布 ，并设 置两 相人
叶片流动场数值模拟技术研究
叶片流动场数值模拟技术研究在现代工业发展中，涡轮机械是重要的能量转化装置，而叶片作为涡轮机械中最重要的部件，则承载着最为关键的功能。
随着科技的发展，数值模拟技术也在叶片流动场研究中发挥了越来越重要的作用。
下面，我们将从叶片流动场数值模拟技术的研究现状、应用优势等方面进行深入分析。
叶片流动场数值模拟技术研究现状叶片的流动特性与设计参数有密切关系，而叶片流动场数值模拟技术为研究叶片的流动特性提供了一种高效可靠的方法。
如今，研究者们常常会使用数值模拟技术进行叶片流动场的研究。
此外，叶片流动场数值模拟技术的发展也得到了很大的推动。
尤其是计算机技术的日新月异，为叶片流动场数值模拟技术的研究带来了更为广泛的应用。
研究者们也借助现代大型计算机的高性能处理，通过模拟渐进叶型、不同流动条件等因素下的叶片流动场，更深入地了解叶片的工作状态。
叶片流动场数值模拟技术的应用优势叶片流动场数值模拟技术的应用优势不言而喻，其主要体现在以下几个方面。
首先，叶片流动场数值模拟技术采用模拟方法，可以大大减少实验室测试带来的时间和成本浪费。
而且，数值模拟技术还可以通过细致的计算方法，更加准确地反映叶片的流动特性，进一步提高实验结果的可靠性。
其次，叶片流动场数值模拟技术可以对叶片的流动特性进行直观的展示。
如使用流线图对叶片流动场进行可视化展示，可以更加清晰地反映叶片工作状态，进而帮助工程师们进行叶片性能的评估。
此外，叶片流动场数值模拟技术还可以针对具体工况条件进行模拟计算。
比如，对于某些复杂的实际流动情况下，叶片流动场数值模拟技术可以极其灵活的进行计算分析。
有待研究的问题与趋势但是，叶片流动场数值模拟技术的发展也面临一些问题和挑战。
首先，以往的叶片流动场数值模拟技术可以很好地考虑涡覆盖，但却不一定能够很好地考虑非光滑表面的流动。
随着计算机技术的发展，研究者们还需要对这一问题进行深入研究。
其次，在叶片流动场数值模拟技术中，如何选取合适的数值计算模型也是研究的问题之一。
高速部分流泵整机非定常流动数值模拟
ｌ ４ ３ ０Ｉ
验 研究 表 ｌ ， 月 １ 高速部 分 流泵 内部 流 动 为 复 杂
的 维 ｌ定 常湍 流 ， 伴有 涡 流 、 卜 常 同流 、 汽蚀 、 力振 水 长 ， 以 △ ＝２ ２ 所 ， ． ８×１ ～ Ｓ 绝 对 残 差 均 小 于 １ ０ ， ０
时， 进行 下 ～ 步 物理 时 间步长 的迭代 ． 一
坏 系统 没 备． Ｈ前 ， 丁泵 的 内部 流场 力脉动 的研 埘
究 川 式验 方 法 和 数 值 方 法 ．Ｊｓ ｏ ｚｌ 帛 采 ｉ｝ ｏｅ Ｇ ｎａｅ ｚ
在蜗壳 壁 面靠 近叶 轮 出 口处设 置 ９个 监测 点 ， 以进
行压 力 监测 ， 图 １ 如 所示 ．
。 通 过 试验 存 蜗 壳 的壁 面 附 近 设 置 监 测 点 ， 。 以 测 力随时 间 的脉动情 况 ， 果表 明压 力脉 动 、 结 泵 体振 动 、 噪声等 都 和 叶 轮在 隔舌 附近 相 互 干 涉 作用
Ｋｔｎ ａｉｉ 对 离心 泵 内部流 场进 行 了数值 模拟 ， ｉ ｏＭ ｊ ａ ｄ
（ ｅｅ ｒｈ Ｃ ｎ ｒ ｆ ｌｉ Ｍａ ｈｎ ｒ Ｅ ｇｎ ｅｉｇａ ｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ ｉ ｇ ｕＵ ｉｅｓ ｙ Ｚ ｅ ｊ ｎ ， ｉｎ ｓ １ ０ ３ ｈｎ ） Ｒ ｓａｃ ｅ ｔ ｕｄ ｃ ｉｅ ｎ ｉｅｒ ｎ ｅｈ ｏｏ ，Ｊ ｎ ｓ ｎｖ ｒｉ ， ｈ ｎｉ ｇ Ｊ ｇｕ２ ２ １ ，Ｃ ｉａ ｅｏＦ ｙ ｎ ｇ ａ ｔ ａ ａ
。 ．
的结 有 天． ｏｇＳ ｏＣ ｏ 等 通 过在 叶轮 的 不 同 Ｊｎ —ｏ ｈ ｉ 、 处安 装乐 力传 感器 的方 法测 得压 力的波动 频 率
Ｐ ｏ
币 幅值 ， ¨ 阿做频 域 分 析 ， 到 噪 声 的 音频 图 ， 运用 得 并
叶片式混输泵气液两相非定常流动特性分析
叶片式混输泵气液两相非定常流动特性分析余志毅;刘影【摘要】基于细泡状流动假设,采用双流体模型对一叶片式混输泵叶轮内的气液两相流动进行定常和非定常数值模拟.计算中,进口含气率为15％,湍流模型采用基于k-ω模型的SST模型,相间作用力考虑了阻力和附加质量力.通过分析流域的含气率及两相速度矢量分布,探讨了混输泵内气液两相非定常流动特性.结果显示,混输泵叶轮内的两相输运过程出现“不连续气团运动”现象.该现象的形成与气泡尺寸及气体所受的相间作用力有关,并且只有在非定常计算中才能得到清晰展现.计算还发现,气相轴面涡的位置与高含气率区几乎完全对应,说明气相旋涡是造成气体局部聚集的主要因素之一.通过对比外特性计算和实验结果,验证了所用数值模型和方法的可靠性.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2013(044)005【总页数】5页(P66-69,95)【关键词】叶片式混输泵;非定常流动;气液两相流;不连续气团;相间作用力【作者】余志毅;刘影【作者单位】北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TH311引言叶片泵内的气液两相流动行为是备受关注的热点问题之一。
为了预测此类泵的性能，人们尝试通过数值计算的方法对其内部流动进行模拟。
Tremante 对NACA65 轴流泵叶栅气液两相流的模拟发现，在大冲角情况下，气团随着冲角的增大由叶片前缘扩展至整个压力边，且叶轮流道产生分层流［1］;卢金铃采用欧拉模型对离心泵内气液两相泡状流进行模拟，发现叶轮流道靠近轮盖处含气率较高，当进口含气率达14%时，该处将产生严重的相态分离［2］;笔者通过自编的气液双流体模型程序对混输泵内三维两相湍流进行模拟，发现叶轮进口部分的旋涡区同时也是高含气区，并建议改进进口区的水力设计［3］。
总体而言，目前关于泵内气液两相流动的分析主要针对气团的分布特征，缺乏对气团形成过程及原因的探讨，而后者对充分认识泵内气液两相分离机制，进而采取有针对性的措施改进叶轮流道设计将起到更为直接的推动作用。
长短叶片混流式水轮机三维非定常流数值模拟
长短叶片混流式水轮机三维非定常流数值模拟
罗丽;黄霄霖洁
【期刊名称】《人民黄河》
【年(卷),期】2016(038)009
【摘要】为探究长短叶片混流式水轮机在不同导叶开度下运行时内部水流流动的特点，基于流场数值模拟的计算方法对长短叶片混流式水轮机进行了全流道三维非定常湍流计算。
结果表明，在不同开度下，转轮与导叶交界面处压力脉动主频皆为转轮转频与叶片数的乘积，且在小流量工况下主频振幅最大。
当水轮机在小流量工况下运行时，尾水管涡带呈螺旋形，且绕转轮转轴顺时针旋转，与转轮旋转方向相同；当水轮机在额定工况下运行时，尾水管无涡带产生；当水轮机在大流量工况下运行时，尾水管涡带呈细长的圆锥形。
【总页数】4页(P99-102)
【作者】罗丽;黄霄霖洁
【作者单位】西华大学能源与动力工程学院，四川成都610039;西华大学能源与动力工程学院，四川成都610039
【正文语种】中文
【中图分类】TK730.2
【相关文献】
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轴流泵装置三维非定常湍流流场的数值模拟
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法和 滑移 网格技 术 ， 一 个完 整 的转 动 周期 中对 ４ ０ Ｚ Ｑ ３ ５—６ ６Ｓ型立 式 轴 流 泵全 流 道 内 在 ００ Ｌ ５ ． ．Ｊ 的三 维湍 流流场进 行 了数值模 拟 ． 出了在 叶 片角为 ０ ， 给 。 设计 流量 工况 为 ５ ． ｓ时叶轮进 出 ３ ５ｍ ／
一 排灌机械工程学报
骥嗣 黼 Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ａ ｎ ｇ ｎ ｒ ｉ ａ ｉ ｎＭ ａ ｈ ｎ ｒ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ 豳臻 ｏ ｒ ａ ｉ ａ ｅａ ｄ Ｉ ｒｇ ｔｏ ｃ ｉ ｅ ｙ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏ Ｄｒ
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轴 流泵 装 置 三 维 非定 常湍 流 流场 的 数 值模 拟
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叶片式油气混输泵气液两相数值模拟
本 文的湍流模 型选用标准 ｋ ８模型 ，近壁 区 －
目
设 计 工 况 ４ｏ ５ｏ
１ｏ ｏ Ｏ Ｏ３ ～－ ３ ０
域采用壁面函数法进行处理 ，速度压力耦合方式采
用半隐式算法 （Ｉ Ｐ Ｅ ＳＭ Ｌ Ｃ算法） ，离散格式为一阶 迎 风 。多相 流模 型采 用 欧拉 （ｕｅ）两相 流模 型 。 Ｅ ｌｒ
＋
和 吸力面表面进 口稍后 均有 一个相对低压 区 ，这
说 明本 文所 模 拟混 输 泵 的抽 吸 能力 。 除此 区 域 以
外 ，沿叶片表面 ，从人 口到出 口，压力 逐渐平缓
叼
ｐｋ２８ ／
上 式 中 ｃ ，Ｃ， ｃ 为 经 验 系 数 ，计 算 中取 ， ｕ
Ｃｕ ０． ９， Ｃｌ ．４， Ｃ２ ． ２， ｋ ． ８ ． ＝ ０ ＝１４ ＝１９ ＝１０， ＝１３。
矿一 ｐ 一
一
流体速度矢量 流体密度
质 量力 分布 密度
（） 由图 ３和图 ４可 以看 出 ，从 叶轮 人 口到 出 １
口，相对速度变化均匀 ，无明显突变 ，整个流动方
向基本与叶片相切 ，只在叶片出口处存在少量径向 速度 ，这种情况不易造成径 向分离 ，对于两相输送 是 十分有 利 的 网 。
・
３ ２・
小 番柱 采
２１年第５ ００ 期
叶片式油气混输泵气液两相数值模拟
张金亚 朱宏武 陈翠和 ｚ 刘巍巍 ２
（一 １ 中国石油大学 ，北京 ，１２４ ； ２ 海洋石油工程股份有限公司 ，天津 ，３０５ ０２９ 一 ０４０）
摘要 ：假设混输泵进 口为气液均匀混合的泡状流 ，采用 欧拉两相流模型，以第 四代叶片式油气混输泵为研究 对象 ， 对其含气率为 １ ￣０ ０ ９ ％Ｉ况下的叶轮处单通道流场进行 了数值模拟 。通过模拟结果 的分析 ，以及性 能预测 的结果 ，初步 验证 了叶轮设计 的合理性 ，为叶轮的加工制造和以后的现场试验提供 了有力的支持依据 ；通过含气率 的分布情况也发现
叶片式混输泵气液两相流及性能的数值分析
不可压流体， 气相为不可压理想气体， ： 则
连续方 程 为 ｔｌ＋Ｖ ￣ｑ Ｏ
ｏ
・
早 期 的叶片泵 气液 两相 流计 算受 计算 机软 硬件 的限制 ， 较多地 采 用 离散 相 模 型 ¨ 』即 视 液相 为 连 ，
（ ｑｑ Ｏ ￣ Ｐ ）＝
（） １
论 分析 指导 ． 流动 数 值 模 拟 具有 投 人 少 、 期 短 、 而 周
１ 叶 片泵 的 多相 流 分析 模 型
本文 使 用 多 相 湍流 模 型 中 的广 义形 式 ， 即分 别 在双 流 体 各 相 ｑ中引 人 后 湍 流模 型． 设 液 相 为 一 假
信息完整、 仿真能力强等优点 ， 因此实现混输泵气液 两相 的数值模 拟 对 于产 品 的优 化 设 计 、 高 泵输 送 提
证 了文 中方 法对 气液 两相 叶片式 混输 泵计 算分 析的有 效性 ． 关键 词 ：气液 两相 叶片式 混输 泵 ； 值模 拟 ；两相 流场 ； 能预 测 数 性
中图分类号 ： Ｑ ５ ．１ Ｔ ０ １２
文献标识码 ： Ａ
随着 海洋 、 边远 油 田的开发 利 用 ， 作方 式有 效 工
续相 ， 欧拉 坐 标 下 求 解 输 运 方 程 ； 气 相 为 离 散 在 视 相 ， 拉 氏坐标 下求 解气 泡运 动方 程 ； 间耦 合及 其 在 相
动 量方 程为
结果可对气泡轨迹 、 液相流动进行修正． 但离散相模 型 意味着 气相 含量 必 然 很 低 ， 般 来说 要 小 于总 流 一 量 的 １ ％ ， 且 未 能 考 虑 气 泡 之 间 的相 互 作 用 、 ０ 并 含 气率 对液 相 的影 响等 ． 随着 近 年 流 动计 算 技 术 的迅
风力机叶片非定常气动力降阶模型方法
风力机叶片非定常气动力降阶模型方法赵玲;冉景洪;吕计男;刘子强【摘要】A reduced order model is adopted for unsteady aerodynamic force of wind turbine blade to sim-ulate the additional unsteady aerodynamic force from the structure vibration coupled with fluid. The un-steady aerodynamic model of rotational elements is also established. The feasibility of the model is veri-fied by comptational fluiddynamic(CFD)method. Then the effects of some parameters, such as step am-plitude, wind velocity, and frequency, on the model are analyzed. The aerodynamic force modeling is further applied to multiple blade elements combined with structural dynamics equations to simulate the aeroelastic response of blade elements.%基于计算流体力学(Comptational fluid dynamic,CFD)的非定常气动力降阶模型方法,建立起叶段振动状态下的非定常气动力模型,用来模拟叶片变形与气流耦合作用下的附加非定常气动力,实现了叶段在旋转过程中的非定常气动特性建模.通过与CFD结果的校验,验证了方法的可行性,分析了模型对阶跃幅值、风速及振动频率等参数变化的敏感性,然后将方法推广至多叶段模型,并结合结构动力学方程给出多叶段模型的气动弹性响应历程.【期刊名称】《南京航空航天大学学报》【年(卷),期】2011(043)005【总页数】6页(P682-687)【关键词】风力机叶片;降阶模型;非定常气动力;气动弹性【作者】赵玲;冉景洪;吕计男;刘子强【作者单位】中国航天空气动力技术研究院,北京,100074;中国航天空气动力技术研究院,北京,100074;中国航天空气动力技术研究院,北京,100074;中国航天空气动力技术研究院,北京,100074【正文语种】中文【中图分类】TK83气动弹性分析是风机设计中不可缺少的重要内容,它一方面依赖于对叶片复杂结构特性的了解,另一方面则依赖于对空气动力特性的描述分析。
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Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｕ ｎ ｓ ｔ ｅ ａ ｄ ｙ ｌｏ ｆ ｗ ｉ ｎ
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Ｙ ｕ Ｚ ｈ ｉ ｙ ｉ ， Ｚ Ｒ ｕ ｏ ， Ｃ ａ ｏ Ｓ ｈ ｕ ｌ ｉ ａ ｎ ｇ 。
（ １ ．Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ．Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｎ ｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ ａ ｎ ｄ Ｎ ｅ ｗ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｔ ｓ ｉ ｎ ｇ ｈ ａ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ４， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ．Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｓ ｅ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｔ ｓ ｉ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ － ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
叶 片 式 混输 泵 非 定 常 流 动 的 数值 模 拟
余志毅 ， 张勤昭 ， 黄若 ，曹树 良
（ １ ． 北 京 理 工 大学 机 械 与车 辆 学 院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ｌ ； ２ ． 清 华 大学 核 能 与 新 能 源 技 术研 究 院 ，北 京 １ ０ ０ ０ ８ ４； ３ ． 清 华
—— ——＿ 一Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｄｒ ａ ｉ ｎ ａ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ Ｉ ｒ ｒ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４—８ ５ ３ ０ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ ０ ２
大学水沙科学 － ｊ 水利水电工程 国家重点实验室， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ４ ）
余 志 毅
摘要 ：为 了加 深对 叶片 式混输 泵 内相 态分 离和 气体局 部 聚 集现 象形成 机 制 的认 识 ， 在 细泡状 流
动假设 下 ， 基 于双流体模 型对 叶 片式混输 泵在进 口含 气率 为 １ ５ ％条件 下的 气液 两相 输运 过程 进
行非定常 Ｃ Ｆ Ｄ模拟． 计算 中， 湍流模型采用 Ｓ Ｓ Ｔ模 型， 相 间作用力考虑 了阻力和 附加质量力， 初 始流 场根据 纯 水工况 的稳 态计 算 解给定 ． 对该含 气率下的 ５个流 量工 况进 行 了计算 ， 并 以其 中的 最优 工 况为例 分析 了输 运过程 中两相流 场的分 布及 其 随 时 间的演 变 ， 探 讨 了非定 常过 程 中扬 程 的计 算 方法及 变化特 点． 结果表 明 ： 由于 两相 所受 离心 力不 同， 输运 过 程 中 气相 主要 分布 于轮 毂 面附近 ； 受流道 形状 变化和 叶轮 旋转 的影响 ， 叶轮进 口区容 易促 发 气 团 的形成 ， 是 气 团形 成 的起 始位 置． 输 运过 程 中含 气率 场和压 强场将 出现 波动 ， 进 而导 致扬 程值 的 大幅振 荡 ， 影 响混 输 泵运 行 的稳 定． 通过 对 比扬 程特性 的计 算和 试验 结果 ， 说 明 了所用数值 模 型和方 法的基 本可 靠性． 关键 词 ：叶片式 混输 泵 ； 双流体 模型 ； 非 定常 ； 气液两相 流 ； 含 气率 中图分类 号 ： Ｔ Ｈ ３ １ １ ；￥ ２ ７ ７ ． ９ 文 献标 志码 ：Ａ 文章 编号 ：１ ６ ７ ４—８ ５ ３ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ０ ２ ８ ４— ０ ５