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基于响应面法的仿生鱼鳞离心泵减阻机理研究
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作者 代翠 朱全章 +2 位作者 曹晶剑 张义 董亮 《流体机械》 北大核心 2025年第7期37-46,共10页
为了研究仿生鱼鳞离心泵的减阻机理,利用响应面法优化设计了仿生鱼鳞凹坑的结构参数,确定了减阻效果最佳时各结构参数的取值。研究发现,在不同工况下,仿生鱼鳞凹坑结构均能够改善离心泵的水力性能;且在额定工况下的提升最明显,相较于基... 为了研究仿生鱼鳞离心泵的减阻机理,利用响应面法优化设计了仿生鱼鳞凹坑的结构参数,确定了减阻效果最佳时各结构参数的取值。研究发现,在不同工况下,仿生鱼鳞凹坑结构均能够改善离心泵的水力性能;且在额定工况下的提升最明显,相较于基础泵,扬程和效率分别提高了0.88 m和3.71个百分点,增效率为5.13%,减阻率为4.30%;仿生鱼鳞凹坑一方面增大了叶片工作面与内部流体的接触面积,改善了叶片壁面剪应力分布,另一方面使得近壁面边界层增厚,减小了叶片近壁面雷诺应力;仿生鱼鳞凹坑能够破坏叶片表面的涡结构,减小离心泵内部涡核和叶片出口处涡区域,并降低能量交换和转化的强度,延缓边界层分离,抑制了流体流动时层流向湍流的转变,使得内部流动更均匀,进而减小了离心泵运行时所受阻力。研究可为离心泵的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 长短叶片离心泵 仿生鱼鳞凹坑结构 优化设计 减阻机理
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基于LabVIEW的泵性能测试系统设计与开发 被引量:11
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作者 董亮 吴侃 +2 位作者 刘厚林 代翠 徐海良 《流体机械》 CSCD 北大核心 2018年第11期49-56,共8页
基于LabVIEW虚拟仪器软件开发平台,将测试技术与虚拟仪器技术相结合,开发了集空载试验、性能试验、查询数据、Execl报表、数据库存储与管理等功能为一体的泵性能测试系统。从系统总体设计、硬件设计以及测试软件设计三方面进行详细阐述... 基于LabVIEW虚拟仪器软件开发平台,将测试技术与虚拟仪器技术相结合,开发了集空载试验、性能试验、查询数据、Execl报表、数据库存储与管理等功能为一体的泵性能测试系统。从系统总体设计、硬件设计以及测试软件设计三方面进行详细阐述,并通过与相关性能测试系统进行试验数据比较,验证了系统测试精度。所开发的测试系统设备成本低,自动化程度高,交互性能好,开放性和拓展性优异,维护与更新换代方便,还可用于全天候监测与记录泵的各项性能参数,提供检测出故障的契机,从而为大幅提高泵运行的可靠性提供技术支撑。 展开更多
关键词 泵性能试验 测试系统 虚拟仪器 LABVIEW
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离心泵叶片仿生非光滑结构的布置位置 被引量:11
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作者 代翠 陈怡平 +1 位作者 董亮 王照雪 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期241-247,共7页
为研究离心泵叶片上仿生非光滑减阻效果与仿生非光滑结构布置位置的关系及离心泵水力效率对仿生结构布置位置的敏感程度,将仿生非光滑结构分别均匀布置于离心泵叶片的6种不同位置上.利用ANSYS软件进行数值模拟,研究了目标流量下6种方案... 为研究离心泵叶片上仿生非光滑减阻效果与仿生非光滑结构布置位置的关系及离心泵水力效率对仿生结构布置位置的敏感程度,将仿生非光滑结构分别均匀布置于离心泵叶片的6种不同位置上.利用ANSYS软件进行数值模拟,研究了目标流量下6种方案离心泵的性能参数及叶轮内部流动情况,将根据数值计算结果得到的仿生非光滑结构的最佳布置方案与常见布置方案在全流量下进行对比分析,并在应用相同仿生非光滑结构布置方式的前提下,分析了粗糙度的影响.结果表明:该离心泵模型在目标流量下,应用仿生叶片后,其水力效率变化有限,而叶片壁面上平均剪应力相较于光滑壁面情况下降最大约12.7%;布置于任意位置的仿生非光滑单元均能在一定范围内产生减阻效果,相邻仿生单元对于同一壁面位置的减阻效果不具有线性叠加关系;在全流量下,将仿生非光滑结构布置于叶片背面的中部,相比于将其布置于叶片背面的出口部分,增效率与减阻率均更为优秀,且2种方案的增效率与减阻率随流量变化的趋势较为相近;粗糙表面尽管能和仿生结构表面一样在近壁面形成低速层,但无法实现减阻效果.该研究表明,仿生结构对离心泵水力效率的影响与模型本身有关,在使用一定个数的仿生凹坑单元的前提下,应尽量将凹坑布置在剪应力大处. 展开更多
关键词 离心泵 叶片 仿生 非光滑 减阻
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长短叶片对射流式自吸离心泵性能的影响 被引量:4
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作者 董亮 潘琦 +3 位作者 刘厚林 代翠 徐建红 徐海良 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期2033-2042,共10页
为了提高射流式自吸离心泵性能,以1台比转数为34的射流式自吸离心泵为研究对象,从试验与数值计算2个方面对比分析6叶片(6个长叶片)与8叶片(4个长叶片和4个短叶片)在2种条件下模型泵的外特性及噪声特性的变化规律。基于试验泵测试系统以... 为了提高射流式自吸离心泵性能,以1台比转数为34的射流式自吸离心泵为研究对象,从试验与数值计算2个方面对比分析6叶片(6个长叶片)与8叶片(4个长叶片和4个短叶片)在2种条件下模型泵的外特性及噪声特性的变化规律。基于试验泵测试系统以及数据采集系统建立实验平台,实现射流式自吸泵性能参数以及内声场噪声的同步采集。研究结果表明:额定工况下优化模型的扬程较原模型提高12.6%,效率提高0.8%;射流泵内部水动力噪声降低1.6%,外场流动噪声降低2%左右。 展开更多
关键词 射流式自吸离心泵 长短叶片 外特性 噪声
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凹坑直径变化对仿生离心泵宽频噪声的影响 被引量:7
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作者 代翠 曹晶剑 +3 位作者 仇俊峰 董亮 王照雪 陈怡平 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期346-353,共8页
为了降低离心泵的宽频噪声,减少其对离心泵运行的影响,采用数值计算方法,提出并试验了一种在叶片表面布置凹坑,并使凹坑参数在流向上变化的离心泵仿生降噪方法.在此基础上提出一种针对宽频噪声的指标公式,采用正交设计方法优化变量来减... 为了降低离心泵的宽频噪声,减少其对离心泵运行的影响,采用数值计算方法,提出并试验了一种在叶片表面布置凹坑,并使凹坑参数在流向上变化的离心泵仿生降噪方法.在此基础上提出一种针对宽频噪声的指标公式,采用正交设计方法优化变量来减少设计维度,并使用均匀设计法证实了该降噪方法的可行性,最终获得了降噪效果较好的样本.研究表明,在对外特性几乎无影响的条件下,文中方法显著降低了离心泵宽频流动噪声.模拟结果还显示,不同样本的定常流动图像无可见区别,据此推测凹坑结构的降噪效果与微观或非定常的流动现象有关.研究结果对于推动凹坑形仿生结构对离心泵宽频降噪的研究提供了一定的帮助. 展开更多
关键词 离心泵 宽频噪声 凹坑形仿生结构 正交设计 数值计算
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障碍物布置位置对离心泵空化性能的影响 被引量:5
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作者 代翠 王照雪 +2 位作者 董亮 仇俊峰 陈怡平 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期122-127,共6页
为了研究离心泵叶片上的障碍物布置位置对离心泵空化性能的影响,将半球形障碍物布置在离心泵叶片工作面和背面的不同位置.选用Zwart空化模型和SST k-ω湍流模型,对不同位置布置障碍物的离心泵模型进行数值模拟,探究障碍物不同的布置位... 为了研究离心泵叶片上的障碍物布置位置对离心泵空化性能的影响,将半球形障碍物布置在离心泵叶片工作面和背面的不同位置.选用Zwart空化模型和SST k-ω湍流模型,对不同位置布置障碍物的离心泵模型进行数值模拟,探究障碍物不同的布置位置对离心泵空化的抑制效果.结果表明,在叶片工作面进口1/3位置处布置障碍物对离心泵的空化性能提高最为明显.在叶片工作面进口1/3位置处布置半球形障碍物时,离心泵扬程升高1.14%,扬程下降3%的点迟于原始泵的程度最大;较其他位置,在该位置布置障碍物可显著降低叶轮内部的空泡体积分数,空化严重的时候效果更加明显,在空化数为0.166时,空泡体积分数较原始泵下降69.7%.所选方案能够减小叶轮进口处低压区域,使叶轮进口处不易发生空化. 展开更多
关键词 离心泵 空化 障碍物 布置位置 数值模拟
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液力减速器振动特性的试验研究 被引量:1
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作者 赵宇琪 董亮 +2 位作者 刘厚林 代翠 肖佳伟 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期1061-1066,共6页
为研究充液率、转速及叶片倾角对液力减速器外特性的影响,通过INV3020数据采集系统建立了振动试验系统,实现了振动信号的采集.以75°及90°泵轮液力减速器为模型,调节充液率维持在50%,60%,70%,80%,90%,100%情况下,调节变频器使... 为研究充液率、转速及叶片倾角对液力减速器外特性的影响,通过INV3020数据采集系统建立了振动试验系统,实现了振动信号的采集.以75°及90°泵轮液力减速器为模型,调节充液率维持在50%,60%,70%,80%,90%,100%情况下,调节变频器使泵轮转速恒定在800~1 200 r/min 5种工况进行试验研究.研究结果表明:充液率及转速的增加能够加剧液力减速器的振动特性,叶片倾角的减小使空化提前发生,发生空化时会出现振动激增现象;液力减速器从泵轮流出的液流对涡轮的作用力主要为轴向冲击力,故轴向测点振动最剧烈,其他方向测点振动幅值小于轴向测点. 展开更多
关键词 液力减速器 转速 充液率 叶片倾角 振动
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Noise comparison of centrifugal pump operating in pump and turbine mode 被引量:7
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作者 DONG Liang dai cui +1 位作者 LIN Hai-bo CHEN Yi-ping 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第11期2733-2753,共21页
Investigations regarding the relation of noise performance for centrifugal pump operating in pump and turbine modes continue to be inadequate.This paper presents a series of comparisons of flow-induced noise for both ... Investigations regarding the relation of noise performance for centrifugal pump operating in pump and turbine modes continue to be inadequate.This paper presents a series of comparisons of flow-induced noise for both operation modes.The interior flow-borne noise and structure modal were verified through experiments.The flow-borne noise was calculated by the acoustic boundary element method(ABEM),and the flow-induced structure noise was obtained by the coupled acoustic boundary element method(ABEM)/structure finite element method(SFEM).The results show that in pump mode,the pressure fluctuation in the volute is comparable to that in the outlet pipe,but in turbine mode,the pressure fluctuation in the impeller is comparable to that in the draft tube.The main frequency of interior flow-borne noise lies at blade passing frequency(BPF)and it shifts to the 9th BPF for interior flow-induced structure noise.The peak values at horizontal plane appear at the 5th BPF,and at axial plane,they get the highest sound pressure level(SPL)at the 8th BPF.Comparing with interior noise,the SPL of exterior flow-induced structure noise is incredibly small.At the 5th BPF,the pump body,cover and suspension show higher SPL in both modes.The outer walls of turbine generate relatively larger SPL than those of the pump. 展开更多
关键词 centrifugal pump as turbine noise performance acoustic boundary element method acoustic finite element method
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