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| 1 | 口环间隙变化对高转速离心泵性能的影响显示文摘为了阐明口环间隙变化对高转速离心泵性能的影响,以一台转速n为38 500 r/min的离心泵为研究对象,基于泵几何参数,建立前、后口环间隙变化为0.01 mm的16种匹配方案,通过数值模拟方法预测了不同匹配方案下离心泵的性能.结果表明:当后口环间隙越小时,效率及轴功率对前口环间隙变化的敏感度越高;当前口环间隙越小时,效率及轴功率对后口环间隙变化的敏感度也越高;当前口环间隙一定时,随着后口环间隙的增大,扬程下降;当后口环间隙一定时,扬程随着前口环间隙的增大出现微小上升;无论是小间隙匹配还是大间隙匹配,前、后口环处泄漏量均随着流量的增大而减小;匹配的间隙值越大,对应模型的扬程及效率越低,功率越大,扬程随流量的变化越明显;口环内部水力阻力的形成主要是消耗了静压,液体通过口环后,其速度的变化并不明显;随着口环间隙的增大,在口环内同一位置处静压下降,动压上升. | 杨从新 强盼 安莎 徐楠 刘军年 | 2017 | 排灌机械工程学报2017，35，1： | 14 |
| 2 | CFD Investigation of the Influence of Volute Geometrical Variations on Hydrodynamic Characteristics of Circulator Pump显示文摘Improper design of volute geometry can be the main cause that leads to unsteady pressure pulsation and radial force in pumps. Therefore, it is important to understand the influence of volute geometrical parameters on hydrodynamic characteristics of pump and the mechanism. However, the existing studies are limited to investigate the influence of only one or two volute geometrical parameters each time, and a systematic study of the influence of the combinations of different volute geometrical parameters on the pump's hydrodynamic characteristics is missing. In this paper, a study on the understanding of the influence of volute geometrical variations on hydrodynamic characteristics of a high speed circulator pump by using computational fluid dynamics(CFD) technology is presented. Five main volute geometrical parameters D_3, A_8, a_0, j_0 and Rt are selected and 25 different volute configurations are generated by using design of experiments(DOE) method. The 3D unsteady flow numerical simulations, which are based on the SST k-w turbulence model and sliding mesh technique provided by CFX, are executed on the 25 different volute configurations. The hydraulic performance, pressure pulsation and unsteady radial force inside the pump at design condition are obtained and analyzed. It has been found that volute geometrical parameters D_3 and A_8 are major influence factors on hydrodynamic characteristics of the pump, while a_0, j_0 and Rt are minor influence factors. The minimum contribution from both D_3 and A_8 is 58% on head, and maximum contribution from both D_3 and A_8 is 90% on pressure pulsation. Regarding the pressure pulsation intensity, two peaks can be found. One is in the tongue area and the other is in the diffusor area. The contributions are around 60% from tongue and 25% from diffusor, respectively. The amplitude of pressure pulsation has a quadratic polynomial functional relationship with respect to D_3/D_2 and A_8/A_(10), and fluctuating level of radial force has a quadratic polynomial functional relationship with respect to D_3/D_2. While for the other volute parameters a_0, j_0 and Rt, no special function has been found related to pressure pulsation and radial force. The presented work could be a useful guideline in engineering practice when designing a circulator pump with low hydrodynamic force. | WU Denghao YUAN Shouqi REN Yun MU Jiegang YANG Youdong LIU Jian | 2016 | Chinese Journal of Mechanical Engineering2016，29，2： | 11 |
| 3 | 平衡鼓间隙对首级叶轮前泵腔压力及多级泵轴向力的影响显示文摘平衡鼓的轴向力平衡能力是多级离心泵发生故障并影响其寿命的关键因素。该文采用数值模拟方法,在多级泵的外特性、平衡管内压力和泄漏量的数值计算结果与试验结果基本一致的基础上,研究了平衡鼓间隙泄漏量变化对首级叶轮前泵腔的压力分布、首级叶轮及整个叶轮轴向力的影响。研究结果表明:首级叶轮前泵腔中的漩涡区是腔体内压力变化的主要原因。当平衡鼓间隙由0增大到0.5 mm时,首级叶轮的轴向力在间隙为0时最大,在间隙为0.3 mm时最小,其最小值为最大值的20.6%;整个叶轮所受轴向力随着平衡鼓间隙增大呈先减小后增大的趋势。无量纲化的平衡鼓间隙面积大于6.6×10-3时,由于平衡鼓前后压差较小,已无法有效平衡轴向力,在此范围轴承发生断轴的风险较大。该研究可为多级泵平衡鼓设计提供参考。 | 钱晨 杨从新 富友 张扬 侯凯文 | 2019 | 农业工程学报2019，35，2： | 9 |
| 4 | 离心泵口环间隙附近的空化特性研究显示文摘为研究前口环间隙附近空化现象的成因,首先通过一系列无关性验证确保了包含口环间隙及泵腔的完整离心泵模型计算的可靠性,在此基础上进行空化条件下的非定常计算,预测了必需汽蚀余量工况下口环间隙附近的空化现象,结果表明:前口环间隙出口附近流动受叶轮旋转的影响,其静压呈周期性的非均匀分布,其频率为2.27倍转频,并于低压区发生空化,空化开始于以进口段中心为圆心,半径稍小于前口环间隙内侧与进口段流动交汇点半径的某处;前口环间隙出口附近的压力脉动受叶轮旋转及空化的影响而呈现2类频率,其一为叶频及其倍频,其二为空化周期性变化导致的低频,该频率为空化周期性变化频率的整数倍。 | 黄先北 刘竹青 杨魏 | 2015 | 农业机械学报2015，46，2： | 9 |
| 5 | 立式双级自吸泵水力性能分析及内部结构改进显示文摘为改善立式双级无密封自吸泵效率低和噪声大的问题,在分析传统立式自吸泵结构和内部流动的基础上,提出一种改进型立式双级自吸泵,给出了新型自吸泵蜗壳结构和密封口环形式,在保证自吸性能的前提下,有效提升了效率。利用CFD分析软件对传统立式双级自吸泵结构和改进结构进行内部流动的数值模拟,对性能进行了对比分析,并研究了蜗室与气液分离室的匹配和不同密封口环形状和尺寸对泵效率的影响。数值模拟和试验结果吻合良好,能够说明自吸泵内部流动机理。结果显示,相比传统直边叶轮口环结构,采用L型密封口环后的自吸泵容积效率得到明显提高;采用改进的蜗室和储液室匹配,降低了过渡流道的水力损失,有效提高了自吸泵的效率和稳定性。 | 张塬东 张琼 吴大转 武鹏 | 2017 | 流体机械2017，45，9： | 8 |
| 6 | 离心泵后泵腔内液体压力数值分析与验证显示文摘离心泵轴向力的大小与泵腔内压力分布密切相关,而试验测量轴向力成本较高,因此采用数值模拟展开泵腔内压力分布规律研究,并提出简便的试验测量轴向力方法显得格外必要。利用数值模拟计算,在0.6 Q_(sp)~1.2Q_(sp)工况下,研究离心泵后泵腔压力沿轴向、径向、切向分布规律,绘制后泵腔压力在0°、90°、180°、270°及压力均值沿径向分布曲线,得出后泵腔轴向力大小,推导两种近似计算泵腔轴向力公式,提出简便的试验测量泵腔轴向力方法,并将后泵腔压力模拟结果与试验结果对比,验证模拟结果的真实可靠性。结果表明:同一流量工况点,后泵腔压力沿轴向保持不变,沿径向随半径增大而增大。流量越大,后泵腔压力沿切向分布越具有轴对称性,沿径向增大越均匀。后泵腔轴向力两种公式计算结果与数值计算结果相对误差极小,后泵腔区域压力均值与其径向几何中心处压力均值大小相等。在试验测量离心泵泵腔轴向力时,只需要测量泵腔沿180°径向中心处压力值,便可近似求得泵腔区域轴向力大小。 | 董玮 楚武利 | 2016 | 机械工程学报2016，52，4： | 8 |
| 7 | 前伸式双叶片环保用泵的回归分析及优化设计显示文摘以某典型前伸式双叶片环保用泵为研究对象,选择了其叶轮进口直径Dj、叶轮外径D2、叶片出口安放角β2b、叶片包角θ四个几何因素,第一阶段选用L9(34)正交表进行正交设计,设计出9副叶轮,对叶轮、蜗壳在内的前伸式双叶片环保用泵进行数值模拟,获得9组设计方案额定点的效率、扬程及功率,应用极差分析与多指标综合平衡法选出泵设计的最佳参数;第二阶段在正交试验确定的最佳条件附近安排二次回归通用旋转设计,得到30组设计方案,采用CFD进行计算,分析结果以建立效率与各因素的定量关系,再通过响应面法精确得出泵的最佳设计条件.结果发现:在给定范围内,对泵效率影响的顺序为β2b〉D2〉θ〉Dj;对于中高比转速的前伸式双叶片环保用泵,其叶片出口安放角应取β2b=15°~25°. | 施卫东 陈刻强 张德胜 邢津 | 2015 | 华中科技大学学报(自然科学版)2015，43，4： | 6 |
| 8 | 基于CFD的离心泵轴向力计算与平衡研究综述显示文摘轴向力是影响离心泵安全、稳定运行的重要因素之一。为深入研究离心泵轴向力的影响因素,本文对离心泵轴向力的产生原因及其计算的研究进展做了基本论述,并总结了平衡轴向力的几种基本方法,重点介绍了平衡孔、平衡鼓、平衡盘、叶轮背叶片、密封环、轴向间隙、空化等对离心泵轴向力的影响,并引用相关文献进行辅佐论述。在众多专家学者研究的基础上,文章最后总结与展望了离心泵轴向力平衡问题的研究重点及改进的方面。 | 董言 董玮 黄梦旗 张海琛 | 2021 | 水利与建筑工程学报2021，19，1： | 5 |
| 9 | Influences of the diameter of the balance hole on the flow characteristics in the hub cavity of the centrifugal pump显示文摘The diameter of the impeller balance hole in a centrifugal pump is closely related to axial force.Thus,to select the appropriate diameter of a balance hole is crucial for balancing the axial force of the centrifugal pump.After the validation of the CFD method and the grids independence study,the characteristics of flow in the hub cavity have been analyzed in 4 cases with different diameters of balance holes.The leakage rate of the liquid in the hub cavity of the centrifugal pump is calculated and compared with the test result.According to the research,when no balance hole exists,the distribution of liquid velocity in the core area of the hub cavity exhibits axial symmetry,and the circumferential velocity component is approximately 0.4 times of the impeller's rotational speed.When the balance hole exists,the distribution of liquid velocity in the hub cavity does not exhibit axial symmetry,and the circumferential velocity component is larger than 0.4 times of the impeller's rotational speed.The radial leakage velocity on the turbulent boundary layer of the pump cover will increase with the increasing diameter of the balance hole. | Wei Dong Wu-li Chu Zai-lun Liu | 2019 | Journal of Hydrodynamics2019，31，5： | 4 |
| 10 | 核主泵密封间隙对轴向力影响的敏感度分析显示文摘为了揭示密封间隙几何参数对核主泵轴向力的影响规律,基于DDES湍流模型,对不同几何参数组合的核主泵密封间隙进行了数值分析,研究了后密封间隙和长度对核主泵轴向力的影响,获得了额定工况下若干几何参数对核主泵轴向力的定量关系.结果表明:叶轮后盖板外侧轴向力分量F4对后密封间隙和后密封间隙长度敏感度较为显著,而后盖板外侧轴向力分量F4跟流入后泵腔流体的上限压力值密切相关.随着后密封间隙值的增大,流体流经间隙的水力损失逐步减小,流出间隙液流在后泵腔中的压力上限值逐步增大,因此其作用于后盖板压力增大,使总的轴向力在不断增大,即密封间隙对轴向力的敏感度降低,密封间隙在0.3~0.6mm时,密封间隙对轴向力影响较为显著.而随着密封间隙长度增加,流体经间隙的水力损失增加,流出间隙流体在后泵腔中的压力上限值减小,因此其作用于后盖板的压力减小,总轴向力减小,即密封间隙对轴向力影响的敏感度增强. | 韩宝华 黎义斌 王秀勇 杨由超 | 2019 | 排灌机械工程学报2019，37，8： | 2 |
| 11 | 蜗壳断面形状及叶轮位置对蜗壳式轴流泵性能的影响显示文摘根据速度系数法设计了1种对称的马蹄形断面蜗壳和2种非对称的圆形断面蜗壳与相同的轴流泵叶轮组合,并基于标准k-ε模型封闭的雷诺平均方程,应用ANSYS CFX 14.5软件,对设计的3个蜗壳式轴流泵内部的三维流动开展数值模拟.当采用马蹄形蜗壳时,设计流量点的扬程和效率最低,蜗壳内部压力分布不如非对称的圆形断面蜗壳均匀.选择水力效率相对较高的蜗壳,将4种轴向位置不同的叶轮与该蜗壳组合,并进行三维流动数值模拟,结果表明:叶轮出口与蜗壳进口中间平面距离40 mm时,轴流泵效率最高,叶轮出口与蜗壳进口中间平面距离80mm时,轴流泵效率最低.此时,过流段和蜗壳内有明显回流和旋涡.轴流式叶轮与蜗壳的相对位置对蜗壳轴流泵的扬程-流量曲线和效率-流量曲线都有明显的影响. | 王党雄 曹卫东 张忆宁 刘晓娟 马金星 | 2016 | 排灌机械工程学报2016，34，2： | 1 |
| 12 | 超超临界离心泵高硫不锈钢口环的制备及摩擦磨损性能显示文摘为提高超超临界离心泵口环摩擦润滑性能、改善给水效率及延长使用寿命,研制出一种口环用新型高硫不锈钢材料。通过浇铸、热处理及对材料配方优化设计,制备了口环摩擦试样,分析其化学成分和力学性能;利用磨损试验机对比不同材料摩擦副的磨损失重及形貌,测试了其实物装配摩擦磨损及焊接性能。研究结果表明:该材料ZG12Cr13MnMoS热处理后物理和力学性能良好,硬度可控制在375 HBW以上;作配对摩擦副时磨损失重增加,磨屑呈细小的粉末状,耐磨效果明显,同时将基体摩擦部分镀铬,会大大改善摩擦副的摩擦磨损性能;高硫不锈钢口环可进行焊接装配,在与泵壳装配摩擦试验中未发生咬合卡死现象,完全满足超超临界离心泵工程实际应用对口环摩擦磨损性能的要求。 | 吕建南 张江涛 陈宁 | 2017 | 水泵技术2017，，6： | 1 |
| 13 | 采用Kriging代理模型的蜗壳优化设计显示文摘针对蜗壳周向截面面积分布发生变化对蜗壳性能产生影响的问题,进行了蜗壳的优化设计。为了减小蜗壳的总压损失,开发了基于Matlab平台的气动优化程序。通过改变蜗壳的几何结构,使得蜗壳的流量平均总压损失系数得到优化。蜗壳周向的两个截面的面积被设定为控制点,并用一个参数进行调整。采用商用CFD软件进行计算,得到数值计算结果。程序中采用Kriging代理模型以兼顾精度和计算成本的要求。最后得到以最小总压损失系数为目标的蜗壳最优截面面积分布。优化后的蜗壳在性能上相比原型有了一定改进。 | 郦琦 刘鹏寅 | 2014 | 矿冶工程2014，34，6： | 1 |
| 14 | 基于正交试验的半开式离心泵轴向力影响因素研究显示文摘为了降低半开式低比转速离心泵的轴向力,采用数值分析方法对半开式离心泵轴向力的影响因素进行正交试验。选取叶顶间隙和平衡孔直径作为试验因素,每个因素取5个水平,对其进行正交方案设计。采用SST k-ω湍流方程对半开式离心泵轴向力进行数值计算,根据计算结果与原模型的试验结果进行对比,发现其扬程和效率变化在5%以内,因此该数值模拟方法具有可行性。基于L_(25)(5^(2))正交表,设计了25组试验方案,通过25组试验方案的数值模拟结果分析以得到最优方案。结果表明,通过减小叶顶间隙大小和开设平衡孔,后腔压力显著增加,离心泵轴向力大幅度降低,最大降幅达到了440.59 N,占原模型总轴向力的45.6%。与此同时对泵性能的影响并不大,效率仅降低了3.76%,扬程仅降低了0.3%。 | 程效锐 骆嘉恒 蒋艺萌 | 2022 | 中国农村水利水电2022，，3： | 1 |
| 15 | 熔盐泵泵腔内流动及能量损失分析显示文摘为探究大间隙叶轮泵腔内的流动和能量损失情况,以太阳能热发电用熔盐泵为研究对象,对其首级泵腔内的流场进行分析。基于雷诺时均方程和k-ε湍流模型对模型泵的全流场进行计算,结合实验结果和计算结果对流场进行分析。分析结果显示:叶轮前盖板泵腔内核心旋转区的旋转速度高于前盖板最大半径处的旋转速度一半,且不同流量下变化不大;前后盖板泵腔内径向速度轴向分布在不同流量下变化不大,半径越大边界层分离点径向速度越大,前盖板泵体壁面的边界层分离点径向速度随半径的增大先减小后增大,后盖板泵体壁面边界层分离点径向速度随半径的增大而减小;前后盖板的损失随流量的增加占总耗能和损失能量的比重降低,前盖板损失能量绝对值在不同工况下几乎不变,后盖板内的损失随流量的增加而减小;前盖板泵腔内轴面流动循环呈逆时针循环,后盖板泵腔内轴面流动呈顺时针循环。 | 金永鑫 张德胜 石磊 沈熙 施卫东 王道红 | 2020 | 太阳能学报2020，41，6： | 1 |
| 16 | 海水循环泵叶轮多参数组合变型设计研究显示文摘在某核电站海水循环泵实际运行中,其选型扬程高于实际需要扬程的上限值,针对这一问题,以原模型额定工况点扬程的80%为变型目标,提出了一种基于多参数组合变型的叶轮改造设计方法。首先,在原有模型的基础上,选择叶轮外径、叶片出口安放角、叶片包角和叶轮出口宽度为研究因素,通过基于计算流体力学(CFD)数值模拟的正交试验设计,进行了变型参数分析;然后,总结了各参数与海水循环泵性能之间的关系,进行了变型方案设计,并比较了单因素变型设计与多因素耦合变型设计之间的区别,得到了主要参数的组合变型方案;最后,通过适配其他变型参数,得到了最优变型组合方案,分析了降低扬程和提升效率的流场特点,得到了多参数组合变型对海水循环泵叶轮性能的影响规律。研究结果表明:在额定工况点,变型后的海水循环泵扬程降低了18.57%,效率提升了0.63%,相比仅改变叶轮外径和仅改变叶片出口安放角降低扬程,循环泵的效率分别提高了7.52%和3.27%。 | 王延鹏 朱荣生 智一凡 付强 王秀礼 | 2023 | 机电工程2023，40，5： | 0 |
| 17 | 偏心率对核主泵叶轮口环密封激励力的影响研究显示文摘为探究转子偏心率对核主泵转子密封激励力的影响,基于雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型,选取平面密封、迷宫密封和螺旋密封3种口环结构方案,对核主泵口环间隙内部流动进行数值计算,得到口环间隙区域压力、泄漏量及其密封激励力的分布规律。结果表明,模型泵性能预测值和试验值较为吻合,扬程最大误差为4.78%。在转子无偏心时,相对于平面密封,采用螺旋密封方案时口环泄漏量显著降低93.1%,而密封激励力增加63%。偏心率为10%时,口环压力分布沿周向较为均匀;当偏心率为30%时,周向靠近偏心位置处,口环间隙内部产生带状压力突升区,相对于无偏心方案,平面密封的泄漏量显著降低43.6%,而密封激励力增大4.4倍,迷宫密封和螺旋密封方案可显著降低转子偏心产生的密封激励力,其中迷宫密封可显著降低55%;偏心率为50%时,口环间隙内部带状压力突升区域偏向高压侧。本数值预测方法为揭示偏心转子对核主泵口环密封激励力的影响提供理论依据。 | 黎义斌 庞敏超 王岩 王秀勇 | 2021 | 核动力工程2021，42，6： | 0 |
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