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离心泵反转作液力透平理论性能预测研究
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作者 林通 李健 +3 位作者 曾晓亮 魏碧胜 谢宝飞 朱祖超 《化工设备与管道》 北大核心 2025年第2期59-69,共11页
为针对离心式液力透平构建一种通用性强、精度较高的理论性能预测方法,文章基于叶轮-蜗壳特性配合理论,推导了泵及透平工况下蜗壳及叶轮的特性曲线,并计算出透平工况下的理论高效点。基于32组不同类型离心泵作透平的试验结果,通过二次... 为针对离心式液力透平构建一种通用性强、精度较高的理论性能预测方法,文章基于叶轮-蜗壳特性配合理论,推导了泵及透平工况下蜗壳及叶轮的特性曲线,并计算出透平工况下的理论高效点。基于32组不同类型离心泵作透平的试验结果,通过二次回归方程对透平的全工况特性随流量变化进行无量纲数学表达。通过搭建液力透平性能测试试验台,验证了文章提出的透平性能预测方法的准确性。研究结果表明:额定转速下,基于蜗壳-叶轮特性匹配理论对透平高效点流量和扬程的预测误差分别为-4.2%和5.1%。随着转速降低,基于蜗壳-叶轮特性匹配理论得到的透平高效点下的理论流量、扬程也随之降低,而且变转速高效点下的理论流量及扬程的预测误差随转速减小而增加。基于数据库拟合得出的二次回归方程能够有效地预测透平在不同转速全工况下扬程及回收功率的变化趋势,特别是在其有效运行流量范围[0.7Q_(b),1.3Q_(b)]内的预测精度高。 展开更多
关键词 液力透平 性能预测 叶轮-蜗壳匹配理论 全工况 离心泵
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径向剖分双吸式工业液力透平的内部流动损失特性分析 被引量:1
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作者 赵薇 林通 +2 位作者 温小明 陈磊 朱祖超 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第9期1666-1676,共11页
针对双吸式离心泵反转作液力透平运行区间狭窄、效率低等问题,对实际工程应用中的一台径向剖分双吸式离心泵反转作工业液力透平的内部流动损失特性进行了研究。首先,采用了数值模拟方法预测了液力透平在泵和透平典型工况下的水力性能,... 针对双吸式离心泵反转作液力透平运行区间狭窄、效率低等问题,对实际工程应用中的一台径向剖分双吸式离心泵反转作工业液力透平的内部流动损失特性进行了研究。首先,采用了数值模拟方法预测了液力透平在泵和透平典型工况下的水力性能,对比了透平在泵工况下的实验结果,验证了数值模拟的准确性和可靠性;然后,结合熵产理论,定量分析了透平工况下各过流部件对于总能量损失的权重以及熵产成分比重的分布情况;最后,结合局部流动特征进一步揭示了主要过流部件内流动损失的发生位置和产生原因。研究结果表明:壁面熵产是导致径向剖分双吸式工业液力透平内部流动损失的主要原因,在0.8Q_(b)、Q_(b)、1.2Q_(b)工况下,壁面熵产分别占总熵产的55.3%、69%、67.4%;导出室是透平内熵产占比最大的水力部件,局部回流、流动冲击等不良流动特征是导致湍流熵产增加的主要原因。该研究结果对离心泵反转作工业液力透平的优化设计、运行调控和推广应用有一定的借鉴意义。 展开更多
关键词 双吸式离心泵 液力透平 能量损失 内部流动 数值模拟 熵产理论
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设计工况下离心泵作液力透平内部流动耗散特性研究 被引量:1
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作者 温小明 林通 +3 位作者 曾晓亮 罗国虎 魏碧胜 朱祖超 《化工设备与管道》 CAS 北大核心 2024年第6期59-68,共10页
离心泵反转作液力透平是一种能量回收装置,但缺点是即使在设计工况下的效率也相对较低。为揭示液力透平的流动耗散特性,文章首先通过流体动能方程构建了涡量与流动耗散之间的关系。随后,基于拟涡能耗散理论对设计工况下的流动耗散进行... 离心泵反转作液力透平是一种能量回收装置,但缺点是即使在设计工况下的效率也相对较低。为揭示液力透平的流动耗散特性,文章首先通过流体动能方程构建了涡量与流动耗散之间的关系。随后,基于拟涡能耗散理论对设计工况下的流动耗散进行了定量计算。最后,对主要损失部件内的拟涡能耗散分布特性与局部主要流动特征进行了关联分析,进而揭示了透平内部流动耗散的发生位置和产生原因。结果表明:拟涡能耗散评估方法能够较为准确地计算透平的流动损失,设计工况下各部件损失占比大到小排列分别为:叶轮、蜗壳、腔体、出口段和进口段。叶轮内局部拟涡能耗散主要发生在吸力面的前缘下游及叶片尾缘附近,叶片前缘冲击、回流、旋涡等不稳定流动是导致叶轮内局部拟涡能耗散的主要原因。蜗壳的拟涡能耗散主要由出口回流、隔舌前缘及壁面处的附着旋涡粘性耗散引起,腔体的拟涡能耗散主要由前腔间隙射流所引起的旋涡耗散及壁面旋涡粘性耗散组成。出口管的流动耗散特性主要受叶轮出流条件的影响,前腔间隙射流会对出口管内的主流产生冲击并引起局部水力耗散。研究结果可为高性能液力透平的设计提供参考。 展开更多
关键词 液力透平 流动耗散 拟涡能 数值模拟 设计工况
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基于PSO-LSSVR代理模型的石化多级离心泵叶轮优化设计 被引量:14
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作者 李良 李晓俊 +2 位作者 杨顺银 陈小光 朱祖超 《流体机械》 CSCD 北大核心 2023年第9期42-50,共9页
针对加氢进料多级泵的高功耗和低能效的情况,有必要对该泵进行结构优化设计并减少能量损失,引入机器学习,建立了支持向量回归(SVM)代理模型,并采用粒子群优化算法(PSO)解决最小二乘支持向量回归(LSSVR)代理模型的超参数确定问题。以HDB... 针对加氢进料多级泵的高功耗和低能效的情况,有必要对该泵进行结构优化设计并减少能量损失,引入机器学习,建立了支持向量回归(SVM)代理模型,并采用粒子群优化算法(PSO)解决最小二乘支持向量回归(LSSVR)代理模型的超参数确定问题。以HDB型多级离心泵为研究对象,对首级双吸叶轮与次级单吸叶轮的叶片数、进出口角、包角以及出口宽度同时进行了优化,并对优化结果进行了响应分析;用数学性能指标评估了代理模型的精度,通过数值模拟对比了优化前后模型泵的性能。结果表明,PSO-LSSVR代理模型精度高,可以用来预测离心泵的外特性并优化,优化后多级泵的扬程和效率分别提高了3.99%和2.91%,优化后的内部流场更加稳定,更有利于流体的能量转换。 展开更多
关键词 多级离心泵 支持向量机 粒子群算法 叶片优化 数值仿真
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液力透平偏工况下叶片表面流动分离特性研究 被引量:2
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作者 林通 管嫦娥 +1 位作者 谢仁华 朱祖超 《化工设备与管道》 CAS 北大核心 2023年第4期55-63,共9页
由于离心泵反转作液力透平缺少活动导叶等导流装置,在偏工况下其性能会急剧下降,从而限制了透平的应用。转轮作为透平回收能量的核心部件,其内部流动特性的优劣会直接影响透平性能。为探究偏工况下叶片表面流动分离特性,文章首先通过数... 由于离心泵反转作液力透平缺少活动导叶等导流装置,在偏工况下其性能会急剧下降,从而限制了透平的应用。转轮作为透平回收能量的核心部件,其内部流动特性的优劣会直接影响透平性能。为探究偏工况下叶片表面流动分离特性,文章首先通过数值计算方法预测了透平在不同工况下的水力性能,并进行试验验证了数值方法的准确性。随后,基于分离奇点理论及摩擦力线的拓扑分析方法诊断了叶片表面发生流动分离的区域,并建立了叶片表面流动分离与摩擦力线奇点类型之间的相互联系。最后,通过局部流动特征揭示了流动分离产生的原因。研究结果表明:不同工况下叶片表面流动分离的发生区域不完全一致,但从流动分离类型看来,当流动分离发生在吸力面时,分离类型主要为鞍点-螺旋分离点式分离、鞍点-分离结点式分离,而当流动分离发生在压力面时,分离类型主要为鞍点-分离结点式分离。叶片表面局部摩擦力线的奇点个数越多表示区域内流动越复杂,其中回流通常起始于附着线附近,而流动分离则发生分离线附近。研究结果可为液力透平的性能提升及运行调控提供参考。 展开更多
关键词 液力透平 叶片表面 流动分离 数值模拟 偏工况运行
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