试验研究

  • 潜水轴流泵叶轮掠角的优化设计与试验

    盛建萍;王俊华;韩向东;

    采用CFD技术与优化算法相结合的方法对潜水轴流泵叶轮进行优化设计。以叶轮水力效率最大为优化目标,叶轮掠角为优化变量,对其进行优化设计并分析了掠角对潜水轴流泵性能的影响。首先对原始叶轮进行参数化处理,为优化设计提供优化变量;然后,在-40°~40°的优化范围内采用拉丁超立方实验设计方法进行空间抽样,应用遗传算法与神经网络相结合的优化算法,得到最优叶轮模型。研究结果表明:数值模拟与试验数据吻合较好,能够准确预测潜水轴流泵的性能;在优化范围内,掠角-扬程曲线、掠角-效率曲线呈抛物线状变化趋势,均存在极大值;后掠角度为+5.57°时,叶片性能最佳,叶轮效率较原始模型提高了3.61%;在同一掠角度下,后掠叶片的效率和扬程均高于前掠叶片;在设计工况点,优化后的泵效率比原始泵提升了2.6%;带最优叶轮泵的导叶损失比原始泵的导叶损失降低4.41%,导叶与叶轮的匹配性得到了改善。

    2020年11期 v.48;No.581 1-5+36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1168K]
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  • 溢流管结构参数对旋风分离器性能影响的仿真研究

    刘鹤;贾新勇;王博;

    以性能试验为基础,通过调整溢流管结构参数,利用计算机流体力学软件(CFD)对传统Lapple型旋风分离器性能进行数值模拟。结果表明:f-n-1型溢流管对压降ΔP影响显著,能使整体压降减小15.34%,而收集效率η却增加0.66%,该型溢流管从某种程度上实现"升效减阻"。此次数值模拟研究结果可为优化此模型旋风分离器的结构、性能,尤其是能耗参数——压降ΔP的进一步降低提供相关理论参考,具有一定的应用价值。

    2020年11期 v.48;No.581 6-10+16页 [查看摘要][在线阅读][下载 2085K]
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设计计算

  • 立式双级自吸泵自吸过程的数值模拟研究

    袁汉钦;高攀龙;张塬东;

    针对一台立式双级自吸泵的自吸过程进行气液两相流演化的非定常数值模拟,通过设置泵吸入管空气段和出口管节流阀,相对真实地模拟了立式自吸泵的自吸结构与条件,得到双级自吸泵两级叶轮和蜗壳进出面的静压与含气率变化曲线,分析了自吸过程泵内气液两相流动的演化规律。结果显示,双级立式自吸泵内首级叶轮在自吸过程中起到关键作用,其静压波动较大,做功能力随气水混合物中水的体积分数增大而逐渐加强,并在吸入管中空气全部吸入气液分离室后进入正常排水状态,使次级叶轮进口面静压值稳定,气液分离室含气率随之逐渐下降并使次级叶轮达到正常排水状态,从而完成整个自吸过程。

    2020年11期 v.48;No.581 11-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1466K]
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  • 聚并破碎模型对T型管分离器流场特性及分离性能影响

    李枫;高金明;邢雷;刘彩玉;关大亮;

    目前对T型管的报道多集中于分离性能研究及流场特性分析,而关于T型管内油滴聚并与破碎模型的选型研究尚未见报道。为了确定出适用于模拟T型管内油滴粒度分布特性的聚并破碎模型,以双支管T型管为研究对象,采用Euler-Euler多相流模型与群体平衡模型(Population Balance Model,PBM)耦合方法,采用多种不同聚并破碎组合模型对T型管内流场进行数值模拟分析,研究不同模型组合方案时T型管内的浓度场分布、油滴聚并破碎特性及分离性能,并开展室内试验研究,对不同模型组合方案的准确性进行筛选。研究表明:turbulent-luo模型组合方案所得T型管出口处的油滴粒度分布在300~600 μm范围内,室内试验获得相同参数下出口处油滴粒度分布在200~600 μm,呈现出了较好的一致性。同时turbulent-luo模型组合方案模拟的分流比在20%~60%范围内,处理量在2~4 m~3/h范围内时T型管分离效率与试验效率变化规律相同,分离效率都随分流比增大而先增大后减小,在分流比为50%时达到了效率最大值。模拟与试验结果显示随处理量的增大T型管分离性能逐渐降低,且模拟值与试验值吻合良好。

    2020年11期 v.48;No.581 17-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1139K]
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  • 蜗壳形状对液力透平压力脉动影响的研究

    赵万勇;马得东;史凤霞;梁允昇;彭虎廷;苗瑞林;

    为研究蜗壳形状对液力透平压力脉动的影响,以SM73-80-11型离心泵反转作透平为研究对象,分别对螺旋形蜗壳、环形蜗壳匹配同一叶轮的液力透平进行定常和非定常数值计算,并根据计算结果对比分析两种不同蜗壳形状对液力透平外特性、内流场以及压力脉动特性的影响。结果表明,除部分小流量工况外,螺旋形蜗壳液力透平效率均大于环形蜗壳液力透平的效率;环形蜗壳液力透平水头均大于螺旋形蜗壳的水头;螺旋形蜗壳速度分布较环形蜗壳均匀;螺旋形蜗壳液力透平内各监测点的压力系数值均大于环形蜗壳的,且压力脉动更为剧烈;螺旋形蜗壳和环形蜗壳内部压力脉动的主频和次主频都分别为叶频和2倍叶频;二者叶轮内部压力脉动的主频都等于叶轮转频,但是螺旋形蜗壳各个监测点的压力幅值要比环形蜗壳大;环形蜗壳压力幅值比螺旋形蜗壳更容易趋向于平稳。分析结果可为提高液力透平的性能提供参考。

    2020年11期 v.48;No.581 25-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1629K]
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  • 泵用转子上限形状系数的统一计算模型

    李玉龙;刘萍;李秀荣;臧勇;

    为研究泵用转子的极限几何特征和上限形状系数。首先,以瞬径和瞬角为变量,构建工作轮廓参数坐标的统一模型;其次,由谷工作极限点的轮廓特征和共轭关系上的欧拉-萨伐里方程,就工作曲径是否无穷大的3种情况,分别给出极限状态的相应条件;最后,由渐开线、圆弧、斜顶线、直谷线转子轮廓加以极限验证。结果表明;极限位置的直接求出,避免了曲径常规计算上求解一、二导数的复杂性;谷工作轮廓存在0工作极限点时,顶工作极限点处的曲径被瞬心平分,曲径线垂直于曲心与轮心的连线;谷0工作极限点与轮心连线垂直于该点法线;谷工作轮廓不存在0工作极限点时,谷、顶工作极限点分别位于谷、顶工作轮廓的起始端点。所建上限形状系数的统一模型,能适用于任何工作轮廓类型下的计算。

    2020年11期 v.48;No.581 32-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 919K]
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  • 分层采油泵迷宫密封的泄漏特性研究

    李小龙;刘旭辉;程亮;孙巧雷;杜宇成;

    针对分层采油泵内柱塞与泵筒间隙密封泄漏问题,为探究分层采油泵迷宫密封机理和分层采油泵密封槽在不同泵间隙下适用的油液黏度范围,基于计算流体动力学理论对其间隙流场进行数值模拟分析。分析结果表明:油液通过节流间隙将压力能转化为动能,进入密封槽后形成1个大涡流和3个小涡流将动能转化为热能,从而达到密封作用;对于一级泵间隙,当油液黏度大于2 mPa·s时,纯间隙段阻流效果优于密封槽段;对于二级泵间隙,当油液黏度大于2.5 mPa·s时,纯间隙段阻流效果优于密封槽段;对于三级泵间隙,当油液黏度在1~6 mPa·s区间时,密封槽段阻流效果始终优于纯间隙段。研究结果可为分层采油泵的现场应用提供理论依据和参考。

    2020年11期 v.48;No.581 37-41+72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1607K]
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应用技术

  • 管道长度对高加入口三通阀阀体应力影响分析

    廖静;李树勋;刘太雨;徐健;冯浩;

    为了分析高加入口三通阀阀体应力受管道长度影响程度的问题,建立3种运行状态下的力学模型,根据细长梁理论进行数值分析,得到了关于管道长度的弯矩公式;建立不同管道长径比的有限元模型,运用ANSYS软件进行有限元仿真分析,得到了不同管道长度下的阀体应力分布情况。分析结果表明:管道长度与阀体应力呈线性关系,管道长度越长,阀体最大等效应力值越大且分布位置由阀体内腔开孔位置转移至阀体与接管的焊接位置;管道长度对正常运行状态与高加预警状态下的阀体应力影响较大;管道长度影响阀体应力合格性评定结果;实际工程应用中应该合理控制管道长度或在合理管道长度范围内增设支撑结构,旨在保证阀体应力评定合格;阀体结构应力仿真分析的有限元模型应包含管道结构,并应尽可能考虑管道的实际情况,旨在得到更具参考意义的仿真结果。

    2020年11期 v.48;No.581 42-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1347K]
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  • 叶片数对高比转速离心风机气动性能和噪声影响的分析

    赵征;李彬;李小辉;陈红;蔡姗姗;

    为改善高比转速离心风机的气动和声学性能,以空气净化器中的离心风机为研究对象,结合数值计算和试验研究了不同叶片数对离心风机性能和噪声的影响,并分析叶片数对离心通风机性能和噪声影响的机理。研究结果表明,增加叶片数可以改善风机的气动性能,并降低整机的噪声,当叶片数为11时,风机在全压和效率方面都优于原机(7叶片),分别提高了13.3%和2.5%,并且整机噪声声功率降低0.8 dB(A)。本研究可以为高比转速离心风机的设计和改进提供参考。

    2020年11期 v.48;No.581 48-52+57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1768K]
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  • 多台螺杆式空压机并联系统的能耗改善分析

    李学波;庞粟元;

    空压机是各类工厂的常见高能耗设备,多台螺杆式空压机并联系统是目前在电力、汽车等行业最常用的空压机系统。研究该类系统的稳定运行与节能降耗很有必要。本文通过对某电厂典型性的螺杆式空压机并联系统进行分析,对系统节能降耗潜力进行了数据评估,并提出了通过空压机及后处理系统升级、联锁控制系统升级实现系统改进的方案。结果显示在实践中该系统最终有效实现了40%以上的节能改造效果。

    2020年11期 v.48;No.581 53-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 861K]
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  • 低温阀门真实工况模拟

    朱绍源;吴怀昆;高红彪;郭怀舟;郝伟沙;胡军;胡春艳;

    针对现行低温阀门低温试验工况与实际工况不符的状况,提出了一种低温阀门真实工况模拟方法,并且从工作原理和装置建设两个方面提出了较为完整的解决方案,弥补了现行低温阀门低温模拟试验方法的不足。

    2020年11期 v.48;No.581 58-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 896K]
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制冷空调

  • 蒸发器入口结构流量分配特性及优化研究

    王珂;廖家干;王永庆;刘遵超;

    制冷剂流量分配不均是影响蒸发器换热性能的重要因素,为了降低干式管壳式蒸发器中制冷剂流量分配不均匀性,建立了一种干式管壳式蒸发器入口段模型,利用数值模拟的方法对无分流板、等圆开孔分流板、优化开孔分流板三种结构下管程单相制冷剂流量分配均匀性进行分析。结果表明:与无分流板结构相比,等圆开孔分流板结构下制冷剂流量整体分配均匀性提高75.1%~79.8%,优化开孔结构下制冷剂流量整体分配均匀性提高93.5%~94.2%,其中管箱和换热管中的涡流是导致流量分配不均的重要原因。

    2020年11期 v.48;No.581 62-66+88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1266K]
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  • 不同空调末端冬季室内热环境试验研究

    钟亮;卞梦园;黄志甲;张样;

    针对夏热冬冷地区冬季供暖室内空调末端选择问题,在低温热水条件下,对比地板辐射、散热器、顶板辐射、风机盘管为末端的4种供暖系统室内热环境,现场测量室内空气温度、黑球温度、地板表面温度、供回水温度等参数,以室内空气热响应速度、热舒适等作为评价指标。研究结果表明:在相同的供水温度下,散热器采暖响应速度最快,热舒适等级为Ⅰ级,供回水温差最小输配系统能耗最大;风机盘管采暖响应速度最慢,热舒适等级为Ⅱ级,供回水温差与顶板辐射相同,输配系统能耗较大;地板辐射与顶板辐射采暖响应速度较快,热舒适等级均为Ⅰ级,但地板辐射采暖供回水温差最大,输配系统能耗最小;综合考虑室内热环境与系统能耗可知夏热冬冷地区地板辐射采暖最优,极具推广价值。

    2020年11期 v.48;No.581 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1015K]
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  • 超临界CO_2对流换热特性试验研究进展

    王乃心;杨大章;谢晶;王金锋;

    超临界CO_2具有特殊的热力学性质和良好的传热特性,因此广泛应用于制冷空调以及其他工业领域。在超临界压力下临界区附近CO_2的热物理参数随温度变化非常剧烈,这种特殊的物理性质决定了其独特的换热特性。目前各国学者对超临界CO_2的换热特性做了广泛的研究工作,为了对超临界CO_2的换热特性有更加深入的了解,对不同管道在冷却和加热条件下超临界CO_2换热特性的试验研究进行了综述,归纳了近几年国内外学者提出的新的超临界CO_2换热关联式,可为设计高效的气体冷却器提供必要的理论基础。

    2020年11期 v.48;No.581 73-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 742K]
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  • 基于全局敏感性分析的跨季节埋管蓄热体热特性研究

    陈萨如拉;常甜馨;杨洋;

    为探索不同类型影响因素对跨季节埋管蓄热系统(BTES)蓄释热性能的协同影响规律,利用拉丁超立方抽样建立了有关运行、设计和物性参数的50组随机样本,通过FLUENT软件对BTES热特性进行数值求解,并应用标准回归系数(SRC)和树状高斯过程模型(TGP)两种全局敏感性分析方法,定性与定量分析了影响因素变化对BTES注入热量、蓄热率和取热率产生的影响。结果表明:在输入因素范围内,影响因素的不确定性可引起注入热量57.7%、蓄热率65.0%和取热率41.5%的输出波动,设计阶段因偏离最佳参数组合而作出次优决策的风险较大;在影响机制和强度方面,蓄热温度、井深、井间距和岩土导热系数是影响BTES热特性的关键因素,并且井深和蓄热时间对性能指标有明显的非线性影响;两种全局敏感性方法在非线性关系和交互作用较强时所得因素排序略有差别,可体现输入输出变量间复杂非线性关系和交互作用的TGP方法更适用。以上研究结果可用于指导不同气候区BTES系统性能的优化设计并提供相应决策支持。

    2020年11期 v.48;No.581 80-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1839K]
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