离心泵瞬态空化流动及压力脉动特性
离心泵特性

c2
α2
u2 w1
β1
r2
c1
α1
③ 稳态流动。
─→最大扬程──理论扬程,H 在叶片进出口列机械能衡算方程:
r1
u1
Δ p c H g 2g
PCE/ETP-BJTBU/ZYW
2
──动能、静压能均提高
■
〓
化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性
8
Δp ── ρg
离心力作功
r2
r1
2 2 u u Fc dr 1 r 2 dr (r22 r12 ) 2 1 r1 2 2 r2 2
2 2 w w 1 2 动能→静压能 2
则:
2 2 2 u2 u12 w12 w2 c2 c12 H 2g 2g 2g
代入前面余弦定律
h
f1- 2
6 / 9.807 0.6118 m
■ 〓
PCE/ETP-BJTBU/ZYW
化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性
20
得扬程:
H=5+2.2042/(2×9.807)+24.98+0.6118=30.84m
在1-1、3-3截面间列式,得泵的升扬高度,即
Z3=H-∑hf1-3=30.84-(0.6118+0.8)=29.4m
则有:
2 l u hf d 2g
Δp 2 2 H Δ Z KV A KV g
H
② ①
管路特性曲线为一抛物 线的右半支。如加大K(管 系阻力增大),该曲线上 翘:①→②。
PCE/ETP-BJTBU/ZYW
V ' n' V n V ' D' V D
离心泵内部空化特性的数值模拟与试验研究

离心泵内部空化特性的数值模拟与试验研究胡锦蘅;余波;刘彬;李文浩【摘要】以一台典型的清水式离心泵为研究对象,采用数值模拟和试验研究的方法,对3种不同流量工况下的离心泵内部空化特性进行了对比分析。
结果表明:数值模拟与试验结果存在一定差异,具体表现为小流量区比较吻合,大流量区差异较大;临界汽蚀余量时,离心泵空化已经很严重,通过数值模拟发现,初生空化发生在临界汽蚀余量之前很长一段时间。
因此后续应针对该泵展开初生空化研究。
%A water centrifugal pump is taken as the object of the research , with the methods of numerical simulation and experimental researchs , centrifugal pump cavitation performance of 3 flow conditions is compared and analyzed .The result shows:there are some differences between numerical simulation and experimental results , the differences of low flow area are less than the large flow area; When is the critical NPSH , centrifugal pump cavitation is highly serious , and the initial cavitation took place in a long time before the critical NPSH .Therefore , initial cavitation research should be expanded for the pump in the future .【期刊名称】《黑龙江大学工程学报》【年(卷),期】2016(007)001【总页数】5页(P87-91)【关键词】离心泵;数值模拟;空化特性;临界汽蚀余量【作者】胡锦蘅;余波;刘彬;李文浩【作者单位】西华大学能源与动力工程学院,成都 610039;西华大学能源与动力工程学院,成都 610039;西华大学能源与动力工程学院,成都 610039;西华大学能源与动力工程学院,成都 610039【正文语种】中文【中图分类】TH311空化现象是流体流动过程中局部压力低于饱和蒸汽压力以下时出现的空泡生成、长大、溃破现象,空化的发生会破坏离心泵内流动的连续性,导致泵的扬程下降,引起轴系振动、噪声,致使泵效率降低等特性变化,严重时会导致整个系统无法工作[1-2]。
离心泵作透平启动过程的瞬态内流特性研究

离心泵作透平启动过程的瞬态内流特性研究离心泵作透平启动过程的瞬态内流特性研究摘要:离心泵作为一种常见的流体输送装置,广泛应用于各个领域,如工业、农业和民用等。
然而,在一些特殊情况下,离心泵需要与透平设备共同工作,以实现更高效的能源利用。
本文旨在研究离心泵作为透平启动过程中瞬态内流特性,并分析其对能量转换和系统稳定性的影响。
1. 引言离心泵和透平设备是常见的流体输送与能量转换装置,它们在许多领域都有着重要的应用。
离心泵通过离心力将流体加速到高速并推动流体在管道中流动,透平则利用流体的压力和动能产生机械能。
将离心泵与透平设备结合使用,可以实现流体能量的高效转换和能源的回收利用。
2. 离心泵作透平启动过程的瞬态内流特性2.1 离心泵与透平的工作原理离心泵的工作原理是利用叶轮的旋转运动,使流体的动能增加,从而推动流体在管道中流动。
透平的工作原理是将流体的压力和动能转化为机械能,透平的旋转运动与离心泵相反。
2.2 瞬态内流特性的定义与影响因素瞬态内流特性是指离心泵在启动过程中流体流动状态的变化特性。
其主要影响因素包括启动时间、管道长度、启动流量和流体性质等。
在启动瞬间,离心泵与透平之间会发生流体流动的变化,对系统能量转换和稳定性产生影响。
3. 实验方法与结果分析通过在实验室中搭建离心泵与透平的启动测试系统,对瞬态内流特性进行研究。
实验结果显示,在启动瞬间,离心泵的流量和速度呈现非线性变化,流体也会产生较大的振荡。
同时,启动时间的长短、管道长度的不同以及启动流量的大小都会对瞬态内流特性产生明显影响。
4. 数值模拟与仿真为了更好地理解离心泵作透平启动过程的瞬态内流特性,采用数值模拟与仿真的方法进行研究。
通过对系统的流体流动进行数值计算,可以得到离心泵的流量、速度和压力等关键参数的变化规律。
仿真结果显示,在启动瞬间,离心泵的流量和速度的变化呈现出更加明显的非线性特性。
此外,流体振荡现象也得到了验证。
5. 结论离心泵作为透平启动过程中的重要组成部分,其瞬态内流特性对能力转换和系统稳定性具有重要影响。
基于DES的离心泵内部瞬态流动数值研究

上
3=
(3)
式 中 ,.s为 当地 涡量 的绝 对 值 。
fw=g[ ̄1+C6w3]},g=r+c z(r6_r), 奇 ,
c l= +
or
(4)
其 他 常 数 的 取 值 为 c}J】=0.1355、C1,2=O.622、or=
2/3,卡 门常 数 k=O.41、Cwl=0.3、c 2、c 7.1。基
关 键 词 : 离 心泵 叶轮 DES模 型 压 力脉 动 瞬态 特性 中 图分类 号 :TH311 文献标 识 码 :A
模 拟 结 果 ; Liu等 嘲分 析 了 口环 间 隙 对 离响 ,对于离心泵泄漏 间隙的优化 设计具有重要 的指导意义 ;Tao等网分析 了半开 式
于 S—A模 型 的 DES,将 特征 长度 d 替换 为 :
d=min(dw,C )
(5)
图 l 泵 三 维 模 型
式 中 ,A=max(Ax,Ay,Az),为最 大 的 网格距 离 。一 般来 说 ,C。 不需 要 作 出修 正 ,而 且 DES计
2 内部流动数值计算方法
算 的结 果 对 它 不 是 很 敏 感 ,所 以 取 一 般 推 荐 值 0.65。(5)式 的引入 ,使得在近壁面 的薄剪切层 内
离心泵运行在变工况条件下 ,其过流部件内部 渣浆泵叶轮 叶片厚度对泵 内部 瞬态流动特性 的影
极易产生流动不稳定性 ,例如流动二次分离 、湍流 响 ,为离心式渣浆泵 的设计提 供 了一定 的参考 依
压力脉 动 、动 态失速 和空化 ,诱发 机组振 动和 噪声 , 据 。 除 此 之 外 ,还 有 一 些 采 甩 PIV 等 测 试 手 段 ,
1.2 三维模 型 建立
离心泵空化压力脉动特征分析

" t义献[ 1 1 2 ] 可知 , 空化 系 数 为 3 0 0 、 凝 结 系数 为 0 . 0 3 . 湍流 模 型采 川湍 流粘 度 修 正后 的 R NG
湍流模 利 , 湍 流 粘 度 的修 正 方 法 为 “
一 / ( ) ( 、 , ・
。
进行 _ r 瞬 态数 值 计算 , 进行 瞬 态数伉 模拟 时 , 离
Vo 1 . 4 1 No . 4
Aug .2 017
离 心 泵 空化 压 力 脉 动 特征 分 析 *
贺 国” 曹 玉 良。 王小 川
( 海 军 工 程 大学 管 理 工 程 系 ” 武汉
明廷 锋 。 ’ 苏 永 生。
武汉 4 3 0 0 3 3 )
4 3 0 0 3 3 ) ( 海军 工 程 大 学 动 力 工 程 学 院
进I I 竹 叫 轮 I I 、 , 光
4 .
l 矧 1 离 心 泉 的 儿 伺
运川 I C EM 软 件进 行 网格 划 分 , 所 有部 件 都 划分 六面 体 网格 , 离 心泵 的 口环 间 隙 为 0 . 5 m n,
前后 腔体 及 前 后 口环 问 隙 的 网格 见 图 2 , 口 1 轮 和
压 力 脉 动 的傅 里 叶分 析 表 明 , 空 化 时泵 内 压力 脉 动 的 主 频 是 叶频 , 由弱 空 化 到 强 空 化 , 高频 部 分 的
谱峰增多 、 频 率成分增 加. 小 波 包 能量 法 分 析 表 明 , 从第 1 频带( 低频带 ) 到 第 4频 带 ( 高频 带) , 频
2 压 力 脉 动 的 频 率特 征
2 . 1 瞬 态 数 值 计 算
足
离心泵启动过程瞬态特性的研究

p p d r g s rigp ro . en me c l i u ain mo e f he — i n in lrn in o i sa l h db y a c m u u i t t i d T u r a m lt d l tr edme so a a se t w etbi e yd n mi n a n e h i s o o t l f s s
dur t t r 1 l i - s ar i pe i ng - ng - od
X i i,L hf g u n e i i n ,WuD z un B j Z e ah a ,WagL qn n ei
( s t e f hm cl c i r, h in nvri, a gh u 10 7 C i ) I tu C e i Mahn y Z e Q gU i sy H n zo 0 2 , hn n ito a e j e t 3 a
、 . . 白1 No 9 4
Sp 09 e. 0 2
中 国科 技 论 文 在 线
S in e a e l e c cppr i e On n
第4 第 期 卷 9
2 0 年 9月 09
离心泵 启动过程瞬态特性 的研 究
许 斌 杰 ,李 志峰 ,吴 大转 ,王 乐勤
( 江 大 学化 工 机 械 研 究所 ,杭 州 浙 摘 302 ) 1 0 7
A b t a t I re e e rh teta se te p iip ro ma c n rn in o o t ec nrfg l u u n trig sr c : n o d rt r sac rn in x l t ef r n ea dta se tf w f h e ti a mp d r g sat o h c l u p i n
离心泵内部不稳定流场压力脉动特性分析

109中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2018.03 (上)离心泵的运行是利用叶轮的高速旋转而实现的,通过叶轮的高速旋转来带动叶片间的液体相应的转动,在离心力的作用下将液体实现从叶轮中心向外缘抛出,并赋予能量。
传统的离心泵的设计一般采用的是一元理论和相似理论,通过模型换算法和速度系数法来进行设计。
对于离心泵的性能参数而言其最终的确定还是通过以离心泵样机的实验来进行扬程和流量的设计,并在实践的过程中发现,样机实验很容易带来较大的误差。
随着现代流体力学和相关流体分析软件的不断发展,数值模拟技术在离心泵设计中的效果越来越好。
本文将围绕着离心泵内部不稳定流场压力脉动特性,结合流体力学和相关流体分析软件来进行分析与研究。
1 压力脉动理论研究表明,旋转叶片与静止的蜗壳之间的相对运用,及偏离最优工况时候吸水室水流圆周运动,局部空气及二次流等相关因素都会导致压力脉动的产生。
压力脉动的产生往往会导致离心泵设备出现振动及噪声,并且严重的时候往往还会对系统设备带来较为严重的影响。
基于此,为了提高离心泵运行的稳定性,我们就需要对压力脉动特性进行着重的分析和研究。
对泵内非稳定流场的压力脉动特性而言,在上文中已经对其计算方法进行了相应的论述。
在本文的研究和论述中,将以低比转数标准作为研究方法,通过运用相关计算方法来对不同工况下的压力脉动特性进行分析和论述。
2 研究意义为了研究离心泵内非定常流动引起的压力脉动现象及其特点,建立了某型离心泵流场的三维有限元网格。
采用Fluent 仿真技术和RNGk-ε湍流模型,通过设置监测点,利用泵的流场计算非定常状态,得到每个时间段的压力。
我们通过利用FFT 方法的叶轮和蜗壳检测而言,从目前检测研究中,我们可以大致了解到,叶轮与蜗壳的内部压力脉动主要集中在叶频及倍频,此外,叶轮与蜗壳之间的相对动静关系也会对压力脉动产生较大的影响。
对于目前的离心泵应用而言,随着其应用越来越广泛,对其设计效率的提升也越来越重要,通过对振动和噪声的降低能够有效的实现离心泵的高效利用,对于推动离心泵发展而言有着十分重要的意义。
离心泵基本性能参数

04
离心泵的选用与安装
离心泵的选用原则
01
02
03
04
流量和扬程
根据实际需求选择合适的流量 和扬程,确保离心泵能够满足
工艺流程的要求。
介质特性
考虑介质温度、压力、黏度、 腐蚀性等因素,选择适合介质
特性的离心泵。
电机功率
根据离心泵的功率需求选择合 适的电机,确保电机能够提供
足够的动力。
材质选择
根据介质腐蚀性、耐磨性等要 求,选择合适的材质,以确保 离心泵的可靠性和使用寿命。
Q-η曲线
总结词
流量与效率的关系曲线
详细描述
Q-η曲线表示离心泵在特定转速下的流量Q与效率η之间的关系。高效率的离心泵通常在一定流量范围内具有较高 的效率值。
Q-NPSH曲线
总结词
流量与必需气蚀余量的关系曲线
详细描述
Q-NPSH曲线描述了离心泵在特定转 速下的流量Q与必需气蚀余量NPSH 之间的关系。随着流量的增加,必需 气蚀余量逐渐减小。
离心泵的安装要求
基础要求
确保离心泵安装在平整、坚固 的基础上,以减少振动和位移
。
进出管连接
进出管应连接紧密,避免出现 泄漏现象,影响离心泵的正常 运行。
进出口方向
根据实际需求确定进出口方向 ,确保流体在离心泵内流动顺 畅。
安全防护措施
安装离心泵时应采取必要的安 全防护措施,如安装防护罩、 接地线等,以确保操作人员的
离心泵的叶轮通常有多个叶片,这些 叶片可以改变液体的流动方向和速度 ,从而改变液体的能量和压头。
离心泵的分类
根据输送液体的性质,离心泵 可以分为清水泵、泥浆泵、杂 质泵等。
根据输送液体的流量和扬程, 离心泵可以分为单级泵、多级 泵、管道泵等。
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A b s t r a c t : T h et r a n s i e n t c a v i t a t i o nf l o w s i na c e n t r i f u g a l p u m pw i t hs m a l l f l o wr a t e w e r e n u m e r i c a l l y s i m u l a t e du s i n g R N Gk u r b u l e n c e m o d e l a n dt h e t r a n s p o r t e q u a t i o nc a v i t a t i o nm o d e l ,b o t hm o d e l s w e r e m o d i f i e db y t a k i n g t h e i n f l u e n c e εt o f t h e c o m p r e s s i b i l i t y o f f l u i do nt u r b u l e n c e a n dt h e e f f e c t o f p r e s s u r e f l u c t u a t i o no ns a t u r a t i o np r e s s u r e i n t o c o n s i d e r a t i o n . T h ec a l c u l a t e dv a r i a t i o no f p u m ph e a dw i t hp u m pi n l e t p r e s s u r ea g r e e dw e l l w i t ht h et e s t d a t a .T h er e s u l t s d e m o n s t r a t e d t h a t t h en u m e r i c a l m o d e l a n dm e t h o dc a na c c u r a t e l y p r e d i c t t h e c a v i t a t i o nf l o w s i na c e n t r i f u g a l p u m p .T h e c h a r a c t e r i s t i c s o f p r e s s u r ef l u c t u a t i o nw i t ha n dw i t h o u t c a v i t a t i o nw e r e c o m p a r e da n da n a l y z e d .I t w a s s h o w nt h a t t h e d o m i n a n t f r e q u e n c y o f p r e s s u r ef l u c t u a t i o ni na ni m p e l l e r i s t h e r o t a t i n g f r e q u e n c y ;f r o mt h e i m p e l l e r i n l e t t o o u t l e t ,t h e m a x i m u ma m p l i t u d e s o f p r e s s u r ef l u c t u a t i o ni nf l o wp a s s a g ea n db l a d es u c t i o ns i d eg r a d u a l l yi n c r e a s e ;b u t t h em a x i m u ma m p l i t u d er e a c h e s t h e l a r g e s t v a l u ea t t h e 4 / 5l e n g t ho f t h e b l a d e f r o mt h e b l a d e i n l e t s i d e f o r t h e b l a d e p r e s s u r e i n d u c e db y t h e f l o ws e p a r a t i o n i nt h i s a r e a ;t h ep r e s s u r ef l u c t u a t i o nm a x i m u ma m p l i t u d eo f t h ec a v i t a t i o nf l o wi sl a r g e r t h a nt h a t o f t h en o n c a v i t a t i o n f l o w ,t h ef o r m e r i s a b o u t 2t i m e s o f t h e l a t t e r a t t h e f l o wp a s s a g e i n l e t ;w i t ht h e i n f l u e n c e o f a s y m m e t r i c s t r u c t u r e o f v o l u t e t o n g u e ,t h ed i s t r i b u t i o no f c a v i t a t i o ni nt h ei m p e l l e r i s n o t u n i f o r m . K e yw o r d s :c e n t r i f u g a l p u m p ;t r a n s i e n t c h a r a c t e r i s t i c s ;c a v i t a t i o nf l o w ;p r e s s u r ef l u c t u a t i o n 离心泵作为通用机械应用广泛, 内部流动状况对
振 动 与 冲 击 第3 2卷第 2 2期 J O U R N A LO FV I B R A T I O NA N DS H O C K V o l . 3 2N o . 2 22 0 1 3
离心泵瞬态空化流动及压力脉动特性
模型, 考虑不凝结性气体质量分数的非均匀分布、 气体 含量与压力关系、 液体可压缩性影响, 数值模拟了泵内
1 4 ] 对离心泵临界空化点进行非 部空化流动。杨敏官等 [
定常数值模拟结果表明, 蜗舌附近压力脉动幅值在叶 片通过频率下最大, 随叶轮内空化发展压力脉动幅值
1 5 ] 逐渐增大。王秀礼等 [ 选三种工况进行离心泵空化非
图1 离心泵计算域及网格 F i g . 1C o m p u t a t i o nd o m a i na n dg r i do f c e n t r i f u g a l p u m p
定常数值模拟结果表明, 蜗壳内压力脉动幅值在隔舌 处最大, 沿叶轮旋转方向各监测点逐渐减小。刘厚林 等
1 - 2 ] 。离心泵空化对机组运 其运行特性具有重要影响 [ 4 ] 进口边位置对离心泵空化性能影响。 F r i e d r i c h s 等[ 以
%为临界空化点, 通过试验研究低比转速离 等[ 通过 P I V试验研究离
行稳定性影响较大, 空化严重时产生的大量空泡在离 心泵流道内堵塞会导致扬程、 效率急剧下降, 使其不能 正常运行。L u o 等
1 6 9
流动数值模拟结果影响较大, 故应处理好空泡生成、 溃
1 1 ] e d v i t z 等[ 基于输运方程空 灭时对湍流发展影响。 M
化模型数值计算离心泵空化流场, 分析非设计工况或 管网压 力 低、 离 心 泵 在 低 空 化 数 时 扬 程 下 降 原 因。
1 2 ] P o u f f a r y 等[ 基于状态方程空化模型对离心泵内部空 1 3 ] 化流场进行数值模拟。 D i n g 等[ 基于输运方程空化
1 2 2 W A N GS o n g l i n ,T A NL e i ,W A N GY u c h u a n
( 1 .S c h o o l o f Wa t e r C o n s e r v a n c y ,N o r t hC h i n aU n i v e r s i t yo f Wa t e r R e s o u r c ea n dE l e c t r i cP o w e r ,Z h e n g z h o u4 5 0 0 1 1 , C h i n a ; 2 .S t a t eK e yL a b o r a t o r yo f H y d r o s c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g ,T s i n g h u aU 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 ]
心泵压水室喉部空化流场, 发现在压水室喉部出现空
6 ] 化形态与绕单个翼型空化形态类似。C o u t i e r 等[ 采用
以扬程下降 3 % 为临界空化点, 对
5个进口边位置不同离心泵叶轮进行试验研究, 并分析
基金项目:国家自然科学基金项目( 5 1 1 7 6 0 8 8 ) ; 水利部公益性行业科研 专项经费资助项目( 2 0 1 2 0 1 0 8 5 ) 0 1 3- 0 4- 2 4 修改稿收到日期: 2 0 1 3- 0 6- 1 4 收稿日期:2 第一作者 王松林 男, 硕士, 副教授, 1 9 7 2年 2月生 通讯作者 谭 磊 男, 博士, 助理研究员, 1 9 8 4年 2月生
力脉动对饱和压力影响修正空化模型, 对小流量工况离心泵瞬态空化流动进行数值模拟, 计算所得扬程随进口压力变化 曲线与试验结果吻合较好, 能较准确预测离心泵在空化临界点扬程陡降过程。在离心泵叶轮流道中间与叶片压力面、 吸 力面布置监测点, 对比分析非空化、 空化时叶轮内压力脉动特性。结果表明: 叶轮内压力脉动主频为叶轮转频; 在叶轮流 道及叶片吸力面, 叶轮内压力脉动最大幅值由进口至出口逐渐增大, 而在叶片压力面, 压力脉动最大幅值在叶片进口 4 / 5 处最大。空化流动各监测点压力脉动最大幅值大于非空化, 在流道进口处约为非空化时 2倍。受蜗舌结构影响, 叶轮内 各流道空化区域分布不均匀。 关键词:离心泵; 瞬态特性; 空化流动; 压力脉动 中图分类号:T H 3 1 1 文献标识码:A