《帶有縫隙引流葉片的低比轉速離心泵內部流動機理研究》是依託上海大學，由陳紅勛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：帶有縫隙引流葉片的低比轉速離心泵內部流動機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳紅勛
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
帶有縫隙引流葉片的離心式葉輪是申請人提出的一種新型離心泵葉輪，通過在葉片前緣添加與主葉片重疊而形成一定間隙的短小葉片，實現流動的被動控制，以控制邊界層的分離，達到提高離心泵多工況點效率的目的。.申請人擬採用理論分析、實驗研究和數值模擬相結合的方法開展縫隙引流葉片式低比轉速離心泵內部流動機理的研究。擬通過PIV實驗測量縫隙引流葉片式低比轉速離心泵的內部流場，獲得必要的實驗數據，為機理分析、理論建模和模型驗證提供必要的實驗基礎。擬採用大渦模擬的方法模擬複雜工況下縫隙引流葉片式低比轉速離心泵內部流動，獲取豐富的流場和湍流脈動信息，為機理分析和建立高效的泵內流動和性能預測模型提供數據基礎。結合實驗和數值模擬結果，對縫隙引流葉片式低比轉速離心泵內部流動機理進行分析，根據泵內流動結構的特點，建立適合低比轉速離心泵內部流動模擬的高效數學模型和數值預測方法，最終提出縫隙引流葉片式低比轉速離心泵的設計理論。
結題摘要
基於流動控制的思想設計的帶有縫隙引流葉片的低比轉速離心泵與傳統葉輪離心泵相比，其水力性能在一定的工況範圍內明顯提高，且泵運行穩定。 本項目組通過搭建實驗平台、建立高效數理模型，深入開展了縫隙引流葉片式低比轉速離心泵內部流動的數值和實驗研究工作，探索了其內部流動機理，為低比轉速離心泵的最佳化設計、性能預測和流動控制提供了理論、數值和實驗基礎，這項研究工作具有重要的科學意義和廣闊的工程套用前景。 本項目的主要研究內容和成果： （1）縫隙引流葉片式和傳統葉輪低比轉速離心泵實驗研究 在設計和非設計工況下，運用PIV技術對縫隙引流葉片式低比轉速離心泵和傳統葉輪離心泵內部速度場進行精細測量，並採用壓力感測器和加速度感測器測量相關位置的壓力脈動和振動信息，為分析縫隙引流葉片式低比轉速離心泵內部流動機理、建立高效的內部流場預測模型提供實驗基礎。 （2）建立適合縫隙引流葉片式低比轉速離心泵的數值分析方法 通過引入基於局部流場信息的馮•卡門尺度，對傳統DES方法進行了修正，並經過多個算例測試，驗證了該方法的有效性。新發展的尺度自適應性分離渦模擬SDES方法改進了傳統DES方法在分區辨識方面存在直接依賴格線的不足，可實現穩態與非穩態區域自適應性切換RANS/LES方法進行求解。 （3）縫隙引流葉片式和傳統葉輪低比轉速離心泵數值研究 採用離心泵水力性能實驗和PIV流場實驗獲得的數據對SDES方法進行了驗證，在此基礎上，通過數值實驗對比分析了傳統葉輪和縫隙引流葉輪離心泵內部流動特性之間的差異，認為縫隙葉輪前緣小葉片降低了強剪下湍流引起的葉輪內能量損失。 （4）縫隙引流葉片式低比轉速離心泵內部流動機理研究 根據內流場實驗、數值模擬和外特性試驗的結果，分別在設計和非設計工況，分析帶有縫隙引流葉片的低比轉速離心泵內部流動結構及其與外特性的關聯，明晰了其內部流動機理。
