基于CFD的軸流血泵內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值分析

運(yùn)用fluent軟件對(duì)軸流通風(fēng)機(jī)內(nèi)部三維粘性流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,通過改變安裝角、轉(zhuǎn)速、進(jìn)風(fēng)量以及葉片徑向的扭曲程度等性能參數(shù),得到了內(nèi)部流動(dòng)的一些規(guī)律,并進(jìn)行了性能分析和預(yù)測(cè),為風(fēng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了依據(jù)和方向。

基于cfd的空調(diào)用軸流風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)研究——運(yùn)用fluent軟件對(duì)軸流通風(fēng)機(jī)內(nèi)部三維粘性流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過改變安裝角、轉(zhuǎn)速、進(jìn)風(fēng)量以及葉片徑向的扭曲程度等性能參數(shù)，得到了內(nèi)部流動(dòng)的一些規(guī)律，并進(jìn)行了性能分析和預(yù)測(cè)，為風(fēng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了依據(jù)和...

運(yùn)用fluent軟件對(duì)軸流風(fēng)機(jī)內(nèi)部三維粘性流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,通過模擬分析得到了內(nèi)部流動(dòng)的一些規(guī)律,為風(fēng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了依據(jù)和方向。

通過計(jì)算流體力學(xué)(cfd)方法對(duì)軸流通風(fēng)機(jī)葉片的流場(chǎng)進(jìn)行了虛擬樣機(jī)的數(shù)值模擬,不僅得到了流場(chǎng)的工作特性數(shù)據(jù),而且提出了對(duì)葉片葉型的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案,并通過真實(shí)樣機(jī)的試驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值模擬分析的正確性和改進(jìn)設(shè)計(jì)的可行性。最后,還對(duì)數(shù)值模擬與真實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的差異原因進(jìn)行了討論。

基于n-s方程和標(biāo)準(zhǔn)κ-ε模型對(duì)出口等速度環(huán)量的軸流式模型泵在不同工況下進(jìn)行了全流道數(shù)值模擬,給出了葉片表面相對(duì)速度和壓力的分布規(guī)律,并將葉輪出口處速度分量計(jì)算結(jié)果和球形五孔探針測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較。分析結(jié)果表明:葉片表面的相對(duì)速度沿徑向逐漸增大,流動(dòng)分布規(guī)律符合圓柱層無關(guān)性假設(shè);葉片發(fā)生汽蝕的危險(xiǎn)區(qū)域約位于吸力面外緣進(jìn)口邊到出口邊的1/4位置;最優(yōu)工況下葉輪出口處流場(chǎng)呈螺旋形向外運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),出口旋轉(zhuǎn)動(dòng)能占出口總動(dòng)能的34%左右;速度環(huán)量測(cè)量值從輪轂至輪緣逐漸減小,設(shè)計(jì)中應(yīng)適當(dāng)減小輪轂處圓周分量值,增加輪緣處圓周分量值。研究結(jié)果揭示了葉輪表面和出口流動(dòng)規(guī)律,為軸流泵優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論和實(shí)際應(yīng)用參考。

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采用雷諾時(shí)均navier-stokes方程和rngk-ε雙方程湍流模型,基于彈性體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程,對(duì)軸流泵內(nèi)部流場(chǎng)和葉輪結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行多工況雙向同步耦合求解,研究了流固耦合作用對(duì)軸流泵內(nèi)部流場(chǎng)的影響。結(jié)果表明:考慮流固耦合作用后,葉片工作面和背面的壓差有所減小,說明葉片性能有所下降;葉片出口處的二次回流現(xiàn)象有所加劇;計(jì)算得到的軸流泵水力性能參數(shù)更加接近試驗(yàn)值,說明考慮流固耦合后的流場(chǎng)更加接近于真實(shí)流場(chǎng)。

以qfw33-2防爆發(fā)電機(jī)為例,討論了該防爆電機(jī)兩種常用結(jié)構(gòu)的內(nèi)部流場(chǎng)特性和通風(fēng)系統(tǒng),采用有限體積法對(duì)防爆發(fā)電機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。

利用solidworks軟件建立潛污水電泵的各部分模型。運(yùn)用流體力學(xué)原理,在cfdesign軟件中對(duì)該泵的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行模擬,對(duì)速度、壓力等參數(shù)進(jìn)行分析,從而反映出內(nèi)部流場(chǎng)的情況。對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè),可以指導(dǎo)泵的設(shè)計(jì),提高泵的性能。

為研究葉片厚度對(duì)軸流泵性能影響及其內(nèi)部流場(chǎng)變化規(guī)律,該文采用圓弧法和流線法進(jìn)行比轉(zhuǎn)速550、轉(zhuǎn)速2900r/min的qy90-4.4-1.5型潛水軸流泵水力模型設(shè)計(jì),完成產(chǎn)品開發(fā)及樣機(jī)型式試驗(yàn)。通過加厚葉輪葉片進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),闡明泵流量—揚(yáng)程、流量—軸功率和流量—效率曲線產(chǎn)生差別的原因。采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(cfd)方法進(jìn)行葉片厚度對(duì)流場(chǎng)影響的數(shù)值計(jì)算,得到最優(yōu)工況葉片表面相對(duì)速度分布和不同工況葉片表面靜壓分布。經(jīng)過分析,闡明薄葉片總體性能優(yōu)于厚葉片,但抗汽蝕性能可能劣于厚葉片。厚葉片翼型脫流、葉片進(jìn)出口出現(xiàn)回流及二次流情況更為嚴(yán)重,水力損失較大,是泵效率等性能參數(shù)偏低的主要原因。

為滿足南水北調(diào)東線工程對(duì)大量?jī)?yōu)秀的高比轉(zhuǎn)速軸流泵的需求,采用不同于傳統(tǒng)升力法和圓弧法的流線法設(shè)計(jì)了系列軸流泵水力模型,提出了從輪緣到輪轂線性修正的葉輪葉片環(huán)量分布規(guī)律,沖角按輪轂到輪緣增加的方式選擇,取值范圍為0°~3°,比轉(zhuǎn)速越大,沖角取值越小.采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε紊流模型和simplec算法計(jì)算了軸流泵水力模型三維定常流場(chǎng),數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,數(shù)值模擬的性能曲線與同臺(tái)測(cè)試的性能曲線基本吻合,葉輪輪緣的參數(shù)是水力模型高效率的關(guān)鍵,該系列模型實(shí)現(xiàn)了更高的效率和更寬的高效區(qū)特性,在南水北調(diào)東線一期工程4座泵站中得到應(yīng)用。

根據(jù)某雙吸離心泵設(shè)計(jì)的性能要求,以原有的比轉(zhuǎn)速相近的雙吸泵流道為基礎(chǔ),采用相似換算法得到新雙吸離心泵流道的初步設(shè)計(jì)。借助cfd數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)新設(shè)計(jì)方案進(jìn)行性能預(yù)測(cè)分析,以進(jìn)行流道的修改和優(yōu)化,最終達(dá)到該雙吸離心泵設(shè)計(jì)的性能要求。將最終設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行多工況的性能預(yù)測(cè),得到在可能運(yùn)行范圍內(nèi)的性能曲線,并同原雙吸離心泵試驗(yàn)值相比較,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性。

利用商業(yè)計(jì)算流體力學(xué)(cfd)軟件對(duì)某空調(diào)用軸流通風(fēng)機(jī)的空氣動(dòng)力性能和三維流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,揭示了其內(nèi)部流場(chǎng)的基本特性,對(duì)空氣動(dòng)力性能進(jìn)行了預(yù)測(cè)。將預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析,結(jié)果表明數(shù)值模擬計(jì)算方法是可行的,同時(shí)可為空調(diào)用軸流通風(fēng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

軸流泵為一種高比轉(zhuǎn)數(shù)(500~1200)葉片泵，其流量大揚(yáng)程低，流量大約在0.1~50米3/秒范圍內(nèi)，揚(yáng)程 一般低于25米;多數(shù)在4~15米。液流在旋轉(zhuǎn)翼形葉片作用下，產(chǎn)生沿輪軸軸向的運(yùn)動(dòng)。又因它的葉片象螺 旋槳，所以又叫做螺旋槳泵。 在軸流泵中，水的流動(dòng)如同在螺旋表面上的運(yùn)動(dòng)一樣，即一方面沿軸前進(jìn)，另一方面還跟著葉輪旋轉(zhuǎn)。 從葉輪中流出來的帶有切向速度的旋轉(zhuǎn)水流，如果直接進(jìn)入管道，則這一部分旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能就講完全損 失掉。為此，需要消除液體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并把它的動(dòng)能變換為壓力能，達(dá)到提高水泵效率的目的，因此設(shè) 有導(dǎo)葉。 導(dǎo)葉的數(shù)目一般比葉輪葉片的數(shù)目多一片或少一片。而葉輪葉片數(shù)與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，低比轉(zhuǎn)數(shù)軸流泵 (ns=500~600)，葉片數(shù)z=5~6;中比轉(zhuǎn)數(shù)軸流泵(ns=800~900)，葉片數(shù)z=4;高比轉(zhuǎn)數(shù)軸流泵(ns>1000)，z 可取3片或2片。對(duì)

基于三維不可壓縮流體的雷諾平均n-s方程和rngk-ε湍流模型,采用cfx軟件計(jì)算了額定轉(zhuǎn)速下180~340l/s流量范圍內(nèi)6個(gè)工況點(diǎn)的立式軸流泵裝置內(nèi)部流動(dòng),分析了進(jìn)水流道和出水流道的流動(dòng)特性,重點(diǎn)研究進(jìn)口流動(dòng)細(xì)部結(jié)構(gòu),同時(shí)預(yù)測(cè)了泵裝置的水力性能。計(jì)算結(jié)果表明:葉輪旋轉(zhuǎn)對(duì)進(jìn)水流道出口軸向流速分布和切向流速分布的影響較小。導(dǎo)葉出口環(huán)量對(duì)出水流道的流場(chǎng)影響較大,導(dǎo)致隔墩兩側(cè)流量分配不均,大流量時(shí)隔墩兩側(cè)水流流態(tài)比較平順,而小流量時(shí)隔墩右側(cè)流道內(nèi)出現(xiàn)螺旋狀水流,兩側(cè)水流嚴(yán)重不均衡。通過計(jì)算預(yù)測(cè)了泵裝置水力性能,并與泵裝置模型性能試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,表明最優(yōu)工況時(shí)數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果吻合較理想,可以滿足工程實(shí)際的需要。

對(duì)某氫能源汽車兩級(jí)高壓氣動(dòng)減壓閥進(jìn)行了流場(chǎng)分析。首先分析了車載兩級(jí)高壓氣動(dòng)減壓閥的工作過程,采用cfd(計(jì)算流體動(dòng)力學(xué))方法并利用gambit及fluent軟件研究了閥腔內(nèi)部的壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)分布,分析了兩個(gè)閥口的減壓作用,速度場(chǎng)分析結(jié)果表明閥內(nèi)最高流速發(fā)生在閥口附件且偏下游的位置。

以金屬格柵填料作為研究對(duì)象,針對(duì)4種不同長(zhǎng)寬比的格柵填料,利用cfd模擬了其在5種不同流速下的干塔壓降和流場(chǎng)分布,分析了填料內(nèi)的回流現(xiàn)象以及當(dāng)改變填料結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)與壓降變化的關(guān)系。

每天,人的心臟不斷地跳動(dòng),不停地將血液泵出,輸送到身體的各個(gè)部位。一旦引發(fā)患病,其泵血功能很可能受損,這將極大地危害到患者的健康,甚至危及生命。就目前的情況來看,心臟泵血功能衰竭而引發(fā)的心臟病是導(dǎo)致人類死亡的一大因素。由此,研究制造出能夠輔助甚至代替心臟完成泵血功能的裝置就顯得十分有意義了。近幾十年來,人們不斷地深入研究這類問題。血泵的臨床試驗(yàn)表明,這種心室輔助裝置能夠在一定程度上替代心臟的泵血功能,這無疑給心臟泵血功能衰竭的病人帶來了生存的希望。

為研究螺旋軸流泵內(nèi)部流場(chǎng)及其壓力脈動(dòng)特性,應(yīng)用icem對(duì)其過流部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分,采用cfx軟件對(duì)其進(jìn)行定常和非定常數(shù)值模擬,得到泵內(nèi)部流場(chǎng)和各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力脈動(dòng)。結(jié)果表明:0.8q工況時(shí),在葉輪輪轂與葉片結(jié)合處存在局部高壓區(qū)和漩渦,隨著流量的增大,局部高壓區(qū)和漩渦逐漸減小并消失;設(shè)計(jì)工況和1.2q工況時(shí),泵內(nèi)部壓力和速度分布逐漸均勻,流動(dòng)平穩(wěn),入流平順。導(dǎo)葉進(jìn)出口的壓力系數(shù)波動(dòng)幅值明顯大于葉輪進(jìn)出口邊,具有明顯的波峰與波谷,壓力脈動(dòng)主要產(chǎn)生在低頻區(qū),并呈現(xiàn)周期性降低的趨勢(shì),且其幅值均在固有頻率的整數(shù)倍處產(chǎn)生。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)中,進(jìn)口邊壓力脈動(dòng)幅值最大,且輪緣側(cè)大于輪轂側(cè),出口邊監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓力波動(dòng)較為均勻,振幅不大。泵運(yùn)行全過程中,獲得了平滑下降的流量揚(yáng)程曲線和功率曲線,無馬鞍區(qū)、無過載現(xiàn)象發(fā)生,滿足設(shè)計(jì)要求,預(yù)測(cè)曲線與試驗(yàn)曲線基本吻合,表明數(shù)值模擬較為準(zhǔn)確,對(duì)螺旋軸流泵的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。

應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)(cfd)軟件fluent對(duì)地鐵用軸流風(fēng)機(jī)的壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)進(jìn)行模擬,得出風(fēng)機(jī)在不同風(fēng)量下的全壓和效率,與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。在同一風(fēng)量和轉(zhuǎn)速下,葉頂間隙越小,風(fēng)機(jī)的全壓和效率越高,且隨著風(fēng)量的增大,葉頂間隙的影響逐漸減小。在同一風(fēng)量和轉(zhuǎn)速下,改變?nèi)~片安裝角,風(fēng)機(jī)效率與全壓變化方向相反。在風(fēng)量較小時(shí),葉片數(shù)量對(duì)風(fēng)機(jī)的性能影響不大,但在風(fēng)量較大時(shí),葉片數(shù)較少的風(fēng)機(jī)全壓和效率隨著風(fēng)量的增大急劇下降。

軸流泵在社會(huì)生產(chǎn)中的應(yīng)用是較為常見的，大型軸流泵在應(yīng)用的過程中，很可能因?yàn)榱鲌?chǎng)壓力脈動(dòng)的影響而造成問題的發(fā)生．這對(duì)軸流泵的應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性都存在著非常嚴(yán)重的影響。為保證軸流泵應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，保證其在生產(chǎn)過程中積極作用的發(fā)揮，本文對(duì)軸流泵的幾何模型進(jìn)行了研究，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)軸流泵非定常流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算并得出結(jié)果，通過對(duì)結(jié)果的分析，得出了相應(yīng)的結(jié)論。研究的目的在于希望能夠?yàn)檩S流泵的穩(wěn)定應(yīng)用產(chǎn)生積極作用。

軸流泵在社會(huì)生產(chǎn)中的應(yīng)用是較為常見的，大型軸流泵在應(yīng)用的過程中，很可能因?yàn)榱鲌?chǎng)壓力脈動(dòng)的影響而造成問題的發(fā)生．這對(duì)軸流泵的應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性都存在著非常嚴(yán)重的影響。為保證軸流泵應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，保證其在生產(chǎn)過程中積極作用的發(fā)揮，本文對(duì)軸流泵的幾何模型進(jìn)行了研究，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)軸流泵非定常流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算并得出結(jié)果，通過對(duì)結(jié)果的分析，得出了相應(yīng)的結(jié)論。研究的目的在于希望能夠?yàn)檩S流泵的穩(wěn)定應(yīng)用產(chǎn)生積極作用。