王海宇
- 作品数：9 被引量：155H指数：8
- 供职机构：江苏大学流体机械工程技术研究中心更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技支撑计划江苏省自然科学基金更多>>
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- 轴流泵多工况压力脉动特性试验被引量：46
- 2014年
- 为了掌握不同流量工况下的轴流泵压力脉动特性,在轴流泵叶轮段和导叶段外壁面布置了6个压力脉动监测点,对多个流量工况的压力脉动进行了动态测量,揭示了轴流泵内部不同位置处压力脉动规律。试验结果表明,叶轮进口监测点P1的波形为规则的正弦波形,叶轮内部中间测点P2的压力脉动峰峰值最大,叶轮进口监测点P1压力脉动次之。叶轮进口、叶轮中间和叶轮出口监测点由于受到叶轮内压力梯度的交替变化影响,时域脉动周期与叶片旋转周期一致,在小流量工况下叶轮内部涡流诱导了明显的二次谐波。基于快速傅里叶变换,获得了不同监测点压力脉动频域分布结果,并发现叶轮区域3个压力脉动测点在不同工况的主频均为叶片通过频率(BPF),谐频为叶频的倍数,其幅值呈指数形式衰减。但在导叶进口、导叶中间和导叶出口监测点的压力脉动频域中出现了撞击和回流诱导的低频信号,同时也存在叶轮的主频及其谐频。
- 张德胜王海宇施卫东潘大志邵佩佩
- 关键词：轴流泵压力脉动多工况谐波
- 不同转速下轴流泵压力脉动试验被引量：12
- 2014年
- 针对某一轴流泵模型，分别在转速1450、1200、1000r／min下，通过试验手段对其关键测点进行了压力脉动测量。通过幅值分析得到，随着流量的增大，RMS值曲线在叶轮进口处呈先降低后升高的趋势，在叶轮出口和导叶出口处呈逐渐降低趋势，转速越高RMS值变化速率越快。从频域来看，叶轮进口在3个转速下主频都为[1-r频，并在1450r／min、1200r／min转速下还存在Fn、2Fn,3Fn等比较明显的频率成分；叶轮出口压力脉动的频率范围主要分布在0～8Fn，之间，在1450r／min、1200r／min转速下，其主频出现在（3～4）Fn之间，在1000r／min转速下，其主频往大频率方向有所偏移，主要集中在（4～6）Fn之间；导叶出口压力脉动的频率范围主要分布在0，12Fn之间，在1450r／min、l200r／min两个转速下，其主频出现在（4～6）Fn之间，在1000r／min转速下，其主频主要出现在（6．8）Fn之间．
- 施卫东姚捷张德胜吴苏青王海宇
- 关键词：轴流泵压力脉动频谱特性
- 轴流泵叶顶泄漏涡流体动力学特性数值模拟被引量：13
- 2014年
- 基于SST κ-ω湍流模型和局部优化的高质量结构化网格，对南水北凋工程天津同台测试的TJ04-ZL-02型轴流泵水力模型进行了数值计算，并探究了叶顶泄漏涡的流场结构和流体动力学特性。数值计算和试验结果表明，基于SST κ-ω湍流模型可准确地对间隙泄漏流和边界层流动进行数值模拟；叶顶泄漏涡形成的动力为叶片工作面和背面的压差，由于叶片进口边压差最大，叶顶间隙泄漏流的流速较高，随着叶片弦长系数A的逐渐增大，叶片工作面和背面之间的压差逐渐减小，间隙泄漏流的速度和泄漏涡强度均逐渐降低；IIP顶区的局部低压区主要集中在靠近压力面间隙内分离涡的旋涡区以及叶片背面下部叶顶泄漏涡区域，叶片背面局部低压区域随着叶片弦长系数A的逐渐增大，距离叶片背面的间距增大；叶片轮缘靠近叶片工作面附近的局部低压区主要是由叶顶拐角诱导的分离涡引起，而叶片下部的局部低压区主要是由叶顶泄漏涡引起，上述过程揭示了轴流泵叶顶闸隙泄漏涡的流动特性．．
- 张德胜邵佩佩施卫东潘大志王海宇
- 关键词：轴流泵叶顶间隙数值模拟
- 基于流固耦合的离心泵蜗壳结构分析与优化被引量：8
- 2014年
- 为了研究蜗壳和超厚离心泵叶片匹配时的应力分布和变形,采用单向流固耦合方法对3种蜗壳结构产生的变形、等效应力和模态进行了数值分析和优化.蜗壳基圆直径与叶轮直径的比值(D_3/D_2)是蜗壳结构动力特性的主要影响因素,所以选取不同的D_3/D_2设计方案,进行数值模拟.当D_3/D_2较小时(方案A),超厚叶片出口的射流一尾迹现象导致蜗壳流道内压力分布不均匀,其诱导的蜗壳变形量较大;随着D_3/D_2逐渐增大(方案B,C),蜗壳的动力特性参数数值明显减弱,且数值趋于稳定.在设计工况下,方案A变形量最大值为544μm,等效应力最大值为15.7 MPa;方案B和方案C最大变形量分别降低为方案A的2.6%,2.8%,最大等效应力分别降为方案A的14.8%,22.9%.数值计算结果表明,3组对比方案中,方案B和方案C的结构动力特性相近,方案B的各指标最好,其运行可靠性更高.因此推荐具有超厚叶片的离心泵蜗壳D_3/D_2取1.13(方案B所取值)左右,以获得较优的结构动力特性.
- 王海宇张德胜施卫东张磊
- 关键词：离心泵蜗壳优化设计
- 轴流泵叶顶区的空化流场与叶片载荷分布特性被引量：14
- 2014年
- 针对轴流泵叶顶区空化流气液混合区域密度变化,以SST k-ω湍流模型为基础,对湍流黏度项进行了修正。基于输运方程的完全空化模型对轴流泵NPSH曲线、空化特性及其叶片载荷进行了数值模拟和分析,并与实验结果进行了对比。研究结果表明,修正的SST k-ω湍流模型和空化模型较准确地预测了叶顶区空化流,临界空化数预测误差为7.79%。通过高速摄影实验观测到轴流泵的初生空化为刮起涡空化、间隙附着空化和涡带区空化,空化区域也随着空化数的降低而不断扩大,直至在叶片后缘脱落和爆破,爆破位置也不断向叶片中部移动;叶片吸力面的低压区主要集中在叶顶翼型间隔角为-13°^+13°的区域;在叶轮叶顶间隙的3%区域,随着半径系数增大,叶片压力面压力逐渐减小,叶片载荷不断降低,且越接近间隙边缘,叶片载荷降低越明显,从机理上找到了空化诱导轴流泵性能下降的原因。
- 张德胜潘大志施卫东邵佩佩王海宇李通通
- 关键词：轴流泵空化数值模拟高速摄影
- 轴流泵小流量工况条件下叶顶泄漏空化特性被引量：20
- 2013年
- 为了研究轴流泵小流量工况下叶顶泄漏涡的空化问题,该文以TJ04-ZL-02轴流泵水力模型为研究对象,基于修正的空化模型和SST k-ω湍流模型,分析了叶顶间隙泄漏涡的空化特性。数值计算结果表明,叶顶间隙内泄漏流在工作面拐角处产生分离涡空化,其与叶顶泄漏涡空化共同构成轴流泵的初生空化;在同一空化数下,不同叶片弦长系数的截面空化情况不同,随着弦长系数的增加,叶顶泄漏涡的空化区域和空泡体积分数逐渐增大。随着空化数减小,叶顶泄漏涡的卷吸区也出现空泡团,并与涡带连成一片形成空泡云。在小流量工况下,叶顶区工作面和背面压差较大,间隙轴向速度均出现矢量负值。高速摄影试验结果表明,在小流量工况下,随着空化数的降低,空化现象率先出现间隙内部,接着空化程度不断增加,泄漏涡导致的空泡急剧增加,形成的空泡云在叶片尾部区域发生爆破。当空化数为σ=0.187-0.232时,空泡布满了叶片背面,且叶顶区的空泡在轴向厚度增大,且在叶片后缘出现了明显的空泡脱落现象。
- 张德胜吴苏青施卫东潘大志王海宇李通通
- 关键词：轴流空化小流量工况高速摄影
- 轴流泵压力脉动数值计算与试验被引量：21
- 2013年
- 以轴流泵优秀水力模型为研究对象,考虑各管段的实际安装尺寸,流体域用结构网格离散,并选用标准k-ε湍流模型,进行全流场的定常和非定常计算。监测非定常计算时叶轮进口、叶轮出口、导叶中间和导叶出口处的压力脉动值。结果表明预测所得到的结果与试验结果吻合较好。对不同转速下轴流泵压力脉动特性沿径向的分布规律进行统计和分析,发现当转速发生变化时,压力脉动混频幅值的均方根值(RMS)沿径向变化规律也发生了变化。从频域图可知,在叶轮出口,流道的中间和靠近轮毂区域出现较大分频幅值(即各频率分量所对应的幅值);在导叶出口,流道中间测点的分频幅值相对较高,靠近轮毂区域和流道外缘的测点分频幅值相对较低。
- 姚捷施卫东吴苏青张德胜王海宇胡啟祥
- 关键词：轴流泵压力脉动转速频谱特性
- 不同空化数下轴流泵叶顶间隙区空化特性被引量：11
- 2014年
- 基于修正的SST k-ω湍流模型和空化模型,对叶顶间隙为0.5 mm轴流泵模型进行了数值计算,分析了不同空化数下叶顶区不同圆柱截面的空化面积、叶轮出口轴向速度以及叶顶区空泡体积分数等特性。数值计算与高速摄影试验结果表明,数值模拟方法准确预测了轴流泵NPSH曲线和叶顶区空化流场;轴流泵初生空化出现在叶顶区,其空化类型主要包括刮起涡空化、泄漏流空化、卷吸区空化及叶顶泄漏涡空化;在空化数为0.451时,叶顶泄漏涡具有明显的涡带空化特性,随着空化数的逐渐降低,叶顶泄漏涡卷吸区的空化范围逐渐扩展,并与泄漏流空化区连成一片,且空泡云扩展到整个叶片吸力面;在间隙泄漏流作用下,叶轮出口轴向速度在靠近间隙区域逐渐降低,并随着空化数减小,轴面速度进一步下降;在不同空化数下,叶片吸力面圆周截面空化面积系数从轮毂到轮缘先增大,在叶片中部达到最大值,然后迅速减小,在叶顶区由于受到间隙效应的影响,叶顶区空化面积迅速增大。
- 张德胜王海宇施卫东邵佩佩潘大志
- 关键词：轴流泵空化高速摄影
- 轴流泵水力模型压力脉动和振动特性试验被引量：44
- 2015年
- 采用高频压力传感器对某一轴流泵模型叶轮进口、叶轮出口和导叶出口3个压力测量点,分别在3个转速1 450、1 200、1 000 r/min的额定流量工况条件下,进行了系列压力脉动测量试验。试验研究结果表明,不同转速下的压力脉动峰峰值不符合泵相似定律准则;不同转速条件下,叶轮进口处的压力脉动主频均为叶频,但叶轮出口的压力脉动主频随着转速的变化而发生漂移;泵内最大压力脉动峰峰值在泵内的位置也随之改变。通过分析转速变化对不同压力测点处的主频和泵不同位置的振动特性影响,发现试验泵不同位置处的振动以流体诱导的低频信号和转子系统质量不均匀诱导的轴频及其倍频为主要特征信号。从振动与压力脉动的频域来看,在0-2倍轴频范围内变化趋势基本相同,且速度变化对二者有相似的影响。在不同转速条件下,压力脉动的频率以1-4倍轴频为主要频域信号范围,但在不同位置处,振动频域范围仍主要以1倍和2倍的轴频信号为主。
- 张德胜耿琳琳施卫东潘大志王海宇
- 关键词：轴流泵压力脉动振动频谱
