一、轴流泵端壁区域流动三维粘性数值计算（论文文献综述）
王伟超[1]（2021）在《基于端壁处理的轴流泵驼峰抑制方法研究》文中认为随着轴流泵流量的减小,其外特性曲线会出现驼峰,导致轴流泵实际运行性能的下降,小流量工况泵的扬程突降已成为轴流泵设计和应用的一大难题。为了探索轴流泵驼峰的形成机理及可有效抑制驼峰的流动控制方法,本文针对某轴流泵开展试验与数值模拟研究,通过分析驼峰工况泵性能及流场的演变规律,揭示了轴流泵驼峰形成机理,并深入探索相关流动控制方法以改善轴流泵的驼峰特性,拓宽泵的稳定运行范围。本文主要的研究工作和内容如下:1.轴流泵驼峰工况区流动特性研究。当流量减小至Q/Qdes=0.82,扬程开始降低,该点为泵的临界失速工况点。流量减小至Q/Qdes=0.61,扬程降至最低,进入失速工况,流量-扬程曲线出现明显的驼峰区。在临界失速工况,轴流泵叶顶通道出现叶顶泄漏涡,并伴有前缘溢流与二次泄漏流;在流量减小的过程中,叶顶泄漏涡与叶片骨线的夹角不断增加,泄漏涡的初始位置由叶片中部弦长发展至叶轮进口,导致进口管熵产占比在小流量工况明显增加。进入深度失速工况后,叶顶泄漏涡发生破碎,造成叶顶通道的堵塞,叶轮内部流场恶化,加剧了叶轮进口的回旋流动,导致流动损失增加,泵的扬程降低。2.不同端壁处理技术改善轴流泵驼峰的机理。研究了端壁开缝、自循环、交错式自循环、叶顶喷水和周向槽五种不同端壁处理技术对泵水力性能的影响。其中,端壁开缝对驼峰的抑制能力最强,失速工况扬程变化量为83.4%,设计点效率降低4.3%;自循环结构的扩稳效果次之（65.8%）,对设计点效率的降低也较小（2.9%）;周向槽端壁处理对驼峰几乎没有改善效果。端壁开缝、自循环及交错式自循环结构内,形成由下游流向上游的流动循环。叶顶喷水通过外接水源产生高能射流来降低叶顶负荷,达到有效降低叶顶堵塞的目的,进而改善轴流泵的驼峰特性。3.端壁开缝的参数化研究。针对扩稳效果最好的端壁开缝结构开展了参数化研究,优化的端壁开缝能够有效抑制轴流泵的驼峰现象,失速工况的扬程和效率分别提高了73.9%和10.1%。增加缝的数目及轴向长度,有利于抑制泵的驼峰,但缝的数目大于25个,缝的长度大于50%Ca时,泵设计点效率会分别降低4.3%和13.6%,即对泵效率负面影响也更大。缝的径向倾斜角不超过45°时有利于抑制泵的驼峰,但过大的倾斜角会降低泵的扬程,将缝布置在叶轮进口及适当增加轴向倾角,更有利于抑制泵的驼峰,但过大的轴向倾角会导致对驼峰的抑制效果减弱。4.端壁开缝改善轴流泵驼峰的机理研究。在叶片正背面压差作用下,缝内建立的喷射与抽吸的流动循环可使相对液流角在0.9相对叶高处以上部分明显降低,最大降幅67°,平均泄漏强度降低41.4%,叶顶中部附面层厚度降低15mm,有效抑制由叶顶泄漏涡与主流相互作用造成的堵塞,并可削弱叶顶部位由叶顶泄漏涡等二次流诱发的压力脉动,是改善轴流泵驼峰区以及提升小流量工况效率的原因。因此,端壁开缝具有改善轴流泵驼峰的巨大潜力。
陈鑫[2]（2021）在《轴流核主泵内部非定常流动特性与水力激振抑制研究》文中研究指明核主泵是压水堆核电站的关键设备,其运行可靠性直接关系到核电站的安全。泵内非定常流动及其导致的水力激振问题,对于可靠性要求极高的核主泵尤为关切。研究核主泵内部非定常流动机理,进而提出水力激振抑制方法,对提高核主泵运行稳定性和可靠性具有重要价值。本文针对与“华龙一号”主泵具有相同水力结构形式的轴流核主泵,研究和验证了非定常流动的数值模拟方法,提出了两种用于表征动静干涉作用的流场特征参数,系统研究了主泵内部的非定常流动、动静干涉和激振力特性,以及静止过流部件与叶轮结构对非定常流动和动静干涉作用的影响,提出了优化非定常流动和抑制水力激振的策略与方法。本文主要内容包括以下几个方面:（1）研究了轴流核主泵内部流场数值模拟方法,采用主泵模型试验对数值模拟结果进行了验证分析。通过不同湍流模型、不同边界条件组合模拟结果的比较分析,优选和验证了定常和非定常数值模拟的建模与计算方法。结果表明:采用Realizable k-ε模型的定常模拟结果与试验测试结果高度吻合;而采用合理和符合试验情况的“压入-流出”边界条件组合的非定常模拟方法在主泵进、出口与动静干涉相关的叶频压力脉动预测上具有更高的精度。（2）提出了两种描述轴流核主泵内部非定常流场的特征参数——叶轮两端的局部欧拉扬程脉动量和叶轮旋转坐标系内的流动变量脉动量,分别用于流场动静干涉问题中转子（叶轮）对静止系统扰动作用和静子（静止过流部件）对叶轮区域反作用的分析,给出了两种参数的定义和提取方法。（3）研究了轴流核主泵内部非定常流动以及激振力特性,采用本文提出的叶轮两端的局部欧拉扬程脉动量和叶轮旋转坐标系内的流动变量脉动量分析了泵内动静干涉机理,提出了优化非定常流动和抑制水力激振的策略。结果表明:核主泵的动静干涉是内部非定常流动和水力激振最主要的激励源头;动静干涉普遍存在于转动的叶轮和于叶轮上、下游引起周向不均匀流动形态的静止过流结构之间;主泵动、静坐标系下的流场周向均匀性均对其动静干涉有着重要影响;提高主泵动、静过流部件流场和能量分布的周向均匀性,可有效减小动静干涉作用,降低流动的非定常脉动,进而抑制水力激振。（4）针对主泵的静止水力部件,研究了其对非定常流动结构的影响,提出了相应的水力激振抑制改进方法。结果表明:主泵进、出口的过流结构对其激振力有显着影响;主泵叶轮径向流体力脉动在入口无弯管条件下显着降低,而双对侧出口泵壳对水力激励亦有抑制效果。对于含入口弯管的结构,增大其与泵体叶轮间距离可有效抑制入口周向不均匀流动的不利影响;在入口弯管与叶轮间距离增大至2.4倍入口管径以上时,主泵叶轮径向流体力脉动显着降低。叶轮与导叶叶片数匹配对激振力有较大影响;适当增加导叶叶片数有利于降低主泵叶轮径向流体力脉动、抑制水力激振。（5）针对主泵的叶轮,分别从叶片积叠方式和子午面形状的优化出发,提出了水力激振抑制的设计方法。结果表明:叶轮叶片尾缘与导叶叶片前缘相倾斜的叶片积叠方式,使叶轮与导叶之间的动静干涉作用显着减弱,水力激振力明显降低;且叶轮叶片尾缘与导叶叶片前缘的轴向轮廓夹角愈大,叶轮径向流体力脉动愈低。通过缩进叶轮子午面叶片前缘和尾缘型线并适当减小叶片包角,叶轮与上、下游静系周向不均匀流场的动静干涉作用趋于减弱,叶轮径向流体力脉动亦随之降低。本文为研究轴流核主泵内部非定常流动和水力激励机理,建立了叶轮旋转坐标系内动监测点非定常流动变量监测和提取的方法,并提出了局部欧拉扬程脉动量用以表征叶轮周围复杂非定常流动特性。基于所提取的叶轮两端的局部欧拉扬程脉动量和叶轮旋转坐标系内的压力脉动量两种流场特征参数,分别从转子（叶轮）对静止系统的扰动作用和静子（静止过流部件）对叶轮区域的反作用两个方面对轴流核主泵的动静干涉问题进行了分析。在此基础上,分别针对轴流核主泵的静止水力部件结构和叶轮水力结构,提出了基于动、静系流场周向均匀性改善原则的水力激振抑制方法。本文相关非定常流动研究方法、动静干涉机理和水力激振抑制手段,对于核主泵、轴流泵以及其它结构形式相近水泵的振动控制具有参考价值。
李盼[3]（2021）在《汽轮机叶顶间隙泄漏流的不稳定性及其诱导汽流激振研究》文中提出汽轮机作为大型旋转机械是发电厂主力设备之一,在电厂中起着能量转换与传递的重要作用。然而,汽轮机在运行过程中普遍存在着叶顶间隙增大的现象,形成的叶顶间隙泄漏流造成叶顶泄漏损失,导致汽轮机的经济性下降。而且,随着机组容量的增大和参数的提高,叶顶间隙汽流激振问题也严重地威胁着汽轮机的安全运行。目前,对汽轮机叶顶间隙泄漏流的涡系结构和流动特性缺乏系统的研究,叶顶间隙控制技术对泄漏的抑制能力还有待发展和提高。本文采用数值模拟和实验研究相结合的方法,研究叶顶汽封腔室内涡系的形成、发展及相互作用规律、间隙泄漏损失的机理以及叶顶汽封结构参数对间隙泄漏流动的影响,建立叶顶间隙泄漏流涡系的不稳定性与汽流激振力脉动之间的联系,旨在揭示汽轮机叶顶间隙泄漏流的涡系结构和流动特性,以及间隙泄漏涡诱导汽流激振产生的机理。首先,对三种不同的密封结构下的叶顶泄漏流动进行了定常数值研究,细致分析叶顶汽封间隙涡动的细节和涡系相互作用的机理,研究叶顶间隙内涡系的发展变化情况,探寻叶顶间隙结构变化对叶顶泄漏涡动与耗散的影响规律,并给出了间隙泄漏流动所引起损失的定量分布。结果表明:叶顶汽封腔室内的流动呈现出复杂的周向螺旋状的涡动形态,调整叶顶汽封结构降低叶顶泄漏主要是对腔室泄漏涡周向速度的控制。其次,针对转子偏心后的叶顶汽封间隙非定常流场,采用实验和数值方法对叶顶汽封各腔室内的压力脉动进行比较,分析叶顶汽封泄漏流的不稳定性和变化规律。结果表明:在一周期内的偏心非定常流场中,平齿汽封和高低齿汽封腔室内各汽封腔室的汽流速度随时间呈现强-弱-强的周期性变化,但侧齿汽封腔室内大涡和围带壁面涡的影响范围也有周期性变化。说明叶顶端区的涡系越复杂,流场的不稳定性越明显。然后,将转子偏心引起的汽流激振力分成叶栅内的汽流激振力和汽封流场诱导的汽流激振力两部分来计算分析,理论计算叶栅内汽流激振力,得到适用于工程上的叶栅内汽流激振力简便计算方法。数值计算汽封流场诱导的汽流激振力,引入边界涡量流将叶顶汽封间隙流场与围带面的受力紧密联系起来,得到引起叶顶汽封汽流激振力变化的流场因素,用以分析不同汽封结构下腔室不均匀流场诱导的汽流激振力的变化规律。最后,采用时域分析、频谱分析手段寻求叶顶间隙泄漏流涡系演变与汽流激振力脉动之间的关联性。得到汽封间隙泄漏流的不稳定性诱导汽流激振力的结果:叶顶汽封偏心流场周向大、小间隙内压力波动幅值的差别最终导致了叶顶径向汽流激振力的脉动。而围带壁面涡的涡动引起的围带面边界涡量流分布规律的周期性改变,是引发叶顶横向汽流激振力波动的主要原因。本文的研究为揭示叶顶汽封间隙泄漏流诱导汽流激振力的机理,进一步提高汽轮机运行安全性与经济性提供了理论基础和参考依据。
薛子阳[4]（2021）在《开槽叶片对轴流泵空化性能的影响研究》文中认为从1893年,驱逐舰的螺旋桨被击穿而发现空化现象开始,水力机械领域的专家学者便开始了对空化长达100多年的研究,直到今天空化依然是国内外学者关注的重点问题。虽然在医疗、化工和国防等领域,人们已经开始利用空化所产生的高能量转换特性,但在水力机械中,空化会产生振动、噪声以及空蚀等负面影响,对水力机械的正常运转造成危害,但这些负面影响无法被完全消除,因此探究水力机械的空化控制技术具有一定的研究价值。由于轴流泵叶片扭曲程度大,流动复杂,空化现象较为严重,因此,轴流泵空化的控制一直是国内外学者关注的焦点。通过理论分析,详细介绍了轴流泵空化特性研究现状和空化研究方法,简要概述了国内外学者对空化控制方法的研究与发展现状,以及开槽技术在水力机械领域的研究现状。介绍了空化数值模拟领域的湍流模型及空化模型,结合前人的研究成果,本文采用的湍流模型和空化模型分别是修正的SST k-ω湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型。本课题在国内外学者研究成果的基础之上,在轴流泵叶片背面前缘处开设凹槽,以研究开槽叶片对轴流泵空化控制的效果,分析了轴流泵内部空化流场,并提出了不同开槽尺寸和不同开槽数量对轴流泵空化的影响,主要包括以下研究内容:（1）以潜水轴流泵为研究对象,通过数值计算方法分析其外特性和空化特性。通过比较试验与数值模拟的外特性结果,验证了数值计算的可靠性。通过分析不同空化程度下叶轮内部流场特性,结果表明空泡首先出现在叶片进口边靠近轮缘位置,并逐渐向出口边方向扩展,随着空化程度不断加深,叶片中后部空化逐渐加剧。（2）对比分析原模型和3种开槽模型定常和非定常计算结果,研究了开槽叶片对叶轮内的空泡体积分数分布、压力分布、湍动能和压力脉动变化情况的影响,探索叶片开槽尺寸改善叶轮流道内部的流动和提升空化性能的机理。研究得出:在叶片背面前缘处,开设矩形凹槽可以提升轴流泵的扬程和效率;开设凹槽增加了叶片进口过流面积,改善了叶片背面的压力分布,减小了叶片进口位置的湍动能分布,使流动更加稳定,空化各个阶段的空泡体积分数下降,其中对空化发展初期效果最为明显,能够有效抑制空化的发展。（3）对比原模型和4种开槽模型内部流场模拟结果,分析原模型和4种开槽叶片对开槽位置的压力分布、速度矢量分布、空泡体积分数和压力脉动变化情况的影响,探索叶片不同开槽数量改善叶轮流道内部的流动和提升空化性能的机理。（4）研究得出:在叶片背面前缘处,依次开设4个间距为3mm的1mm×1mm的矩形凹槽,可以提升轴流泵的扬程和效率,增加了叶片进口处相对高压区域,叶片背面压力梯度增大,流动低速区增多,空化各个阶段的空泡体积分数下降,其中对空化发展初期效果最为明显,因此合理分布多个凹槽可以有效抑制空化的发展。
唐滔[5]（2021）在《射流对轴流泵空化性能的影响研究》文中研究指明空化的不稳定性会严重影响船舶推进、水下航行体和水电站等应用领域内水力机械的性能,引起水力机械的振动、噪声,甚至机械损坏。为此,降低和控制水力机械运行中的空化是近几十年来空化研究的热点和难点。为研究空化的流动控制,本文以水翼和轴流泵为研究对象,提出有效控制水力机械内部空化的方法。并基于数值仿真方法,研究轴流泵叶片表面主动射流对于泵内空化流动控制和泵性能的影响。空化流数值模拟是一种集湍流与多相流于一体的复杂流动计算,均相流模型在计算空化流动时,忽略流动的可压缩性导致湍流模型不能准确地预测近壁面的湍流粘度。为了更精确的预测多尺度的空化流动,考虑空化流可压缩性的影响,开展不同修正方式的湍流模型的对比分析后发现,使用基于密度分域滤波的FBDCM混合湍流模型联合Zwart-Gerber-Belamri空化模型所研究的空化流动现象与水翼实验测试结果符合良好。在水翼吸力面上布置射流孔或注入射流,可以有效的减小空泡发展长度。在无射流情况下,射流水翼流动的水动力学性能提高,但空泡体积增加,且空腔中也发生空化。布置射流使得空泡体积减小,脱落频率降低,速度边界层减薄,使得流动的抗逆压梯度能力增强。将射流控制技术应用在轴流泵上,开展射流控制轴流泵空化流动研究。数值结果表明:射流布置在空泡附着区内,空泡体积显着减小,轴流泵有效空化余量上升2.9%,泵效率上升0.6%,但是轴流泵的扬程下降了4.6%。将射流布置在空泡附着区外,射流量的波动较大,射流孔附近的流动受到明显的扰动,但射流对空化控制依然有较好的效果。在轴流泵叶片表面布置射流,叶片表面的逆压梯度下降,轴流泵内的流动更加平缓,能够有效抑制轴流泵内空化的发展。但射流将引起轴流泵运转性能的下降和波动,主要体现在扬程的下降和波动上。整体而言,在轴流泵叶轮的空泡附着区布置射流孔是一种减少轴流泵内空化的有效措施。
张文鹏[6]（2021）在《进水漩涡对轴流泵及泵装置性能的影响研究》文中认为轴流泵具有提水量大、适用扬程低和结构相对简单等优点,被广泛应用于广大平原和低洼地区跨流域调水、灌溉、排涝和市政工程的低扬程泵站中。在进行轴流泵设计时,通常假定叶轮进口水流无旋,但由于受到现场安装和运行条件的限制,大部分泵站的轴流泵进口都存在进水漩涡。由于进水漩涡在进入叶轮前就已经产生,不仅会引起叶轮进口流态紊乱,使泵装置效率下降、噪声增加,严重时还可能吸入气体,甚至造成机组不能运行。因此,消除或减轻进水漩涡对轴流泵的危害,有利于实现泵机组安全、稳定和高效运行的设计目标,而继续研究进水漩涡与轴流泵之间的相互作用关系是消除进水漩涡所带来危害的必要前提。为了研究进水漩涡在轴流泵内部的传播和演化过程,揭示进水漩涡与高速旋转叶轮内流场之间的干涉规律,建立起进水流态与轴流泵装置性能之间的联系,本论文采用理论分析、模型试验和数值模拟相结合研究方法,对轴流泵及泵装置在有、无进水漩涡条件下的流动现象及水力特性进行研究。通过能量试验得到进水漩涡对轴流泵及泵装置外特性的定量影响,采用高速摄像机追踪记录了进水漩涡在叶轮进口的行进和演变过程,借助非接触式的LDV流场测试技术对比分析了进水漩涡对流场的扰动情况;最后通过数值模拟研究了进水漩涡条件下的轴流泵及泵装置内部三维非定常流动特性,对比分析了不同涡识别准则在旋转叶轮内的适用性。获得的主要成果如下:1.阐明了轴流泵叶轮进口流态均匀的重要性,检验并修正了进水流态评价标准。以带有肘形进水流道的立式泵装置和带有竖井进水流道的卧式泵装置为研究对象,分别将相同尺寸的进水流道剖分成三种不同尺度的网格,并检验叶轮进口的轴向流速分布均匀度、速度加权平均角和进水流道水力损失等常用评价指标对网格尺度的依赖性。结果表明,当前常用的轴向流速分布均匀度公式对网格依赖性强,修正后的公式极大地降低了对网格尺度的依赖;进水流道网格尺度会影响叶轮叶片头部的压力分布;在工程应用中的进水流道也应该剖分足够细密的网格以更准确的反映细部流动。2.提出在叶轮进口安装漩涡发生器来产生可以相对稳定进入叶轮的进水漩涡,并进行了有、无进水漩涡条件下的轴流泵能量特性试验和叶轮进口及叶轮内的流速场测试试验,通过高速摄像机记录了不同工况和不同时刻进水漩涡在叶轮进口的形态及演变过程。轴流泵模型试验结果表明,安装漩涡发生器后的外特性曲线相对于安装前均整体向下偏移,相同尺寸的漩涡发生器会使较高转速时轴流泵的能量性能下降更严重。漩涡发生器可以在叶轮进口诱导产生扰乱流场的进水漩涡,进水漩涡可以较稳定地进入叶轮。漩涡发生器对流场的扰动能力与流量工况密切相关,流量越小,对流场的扰动越弱;但小流量的进口回流与漩涡发生器的扰动会相互作用,在不同的位置,诱导漩涡既有可能抑制回流,也有可能促进回流。不同转速时,进水漩涡附近的水流不符合相似律。3.开展了有、无进水漩涡条件下轴流泵内部三维流动定常和非定常的数值模拟,补充了模型试验研究进水漩涡在叶轮内演变的不足。数值模拟结果表明,由漩涡发生器产生的进水漩涡与进水池中附底涡在形态和压力梯度分布特点上均具有较好的相似性,通过在叶轮进口安装漩涡发生器来研究进水漩涡与轴流泵叶轮的相互作用关系是可行的。Q准则和Liutex准则在叶轮内的涡识别结果十分接近,由Q准则得到的涡形态更光滑、平顺,但对阈值的变化不敏感,而Liutex准则可以减少叶片表面处的剪切污染,还可以同时识别到强涡和弱涡。进水漩涡进入叶轮后迅速被旋转的叶片切断,且切断后的漩涡强度逐渐减弱;进水漩涡与叶轮相互干涉,当监测点处的进水漩涡速度方向与主流运动方向一致时,对该点处的水流有促进作用,当监测点处的诱导进水漩涡速度方向与主流运动方向相反时,对该点处的水流有抑制作用。数值模拟结果的准确性得到了模型试验外特性和内流场的双重验证。4.分析了进水漩涡对轴流泵装置整体性能及各过流部件水力性能的影响,建立了进水流态与泵装置整体性能之间的联系。通过轴流泵装置模型试验外特性结果和压力脉动试验结果分别验证了数值模拟定常计算和非常计算结果的可靠性。通过改变漩涡发生器径向尺寸,诱导产生不同强度的进水漩涡,从而改变叶轮进口流场的紊乱程度。泵装置外特性受进水流态的影响明显,进水流态越差,相应的泵装置性能下降越严重,并且流量越大,进水流态对泵装置性能的影响越显着;进水漩涡诱导的压力脉动主要为低频,且存在与叶轮频率相同的脉动成分,表明进水漩涡与叶轮旋转作用相互干扰。
沈熙[7]（2021）在《轴流泵叶顶复杂空化流诱导尾缘垂直空化涡初生及演化机理研究》文中认为轴流泵在南水北调工程、船舶喷水推进、海洋能源利用等国家战略工程领域应用广泛。由于叶顶间隙不可避免的存在,叶顶泄漏流动是轴流泵内典型的流动现象,常伴存着叶顶间隙空化、射流剪切层空化、叶顶泄漏涡空化、叶片吸力面片状空化以及垂直空化涡等复杂空化结构,这几种空化形态相互干涉,堵塞流道,降低叶片载荷,诱导流动不稳定。本文在对Delft Twist 11翼型非定常漩涡空化流动研究基础上,采用数值模拟与高速摄影、瞬态压力测量试验结合的方法,研究了不同流量与空化工况下叶顶泄漏涡及其诱导非定常空化流动特性,分析了不同叶顶空化形态与压力脉动的关联特性,揭示了叶顶泄漏涡复杂云状空化脱落诱导水力振荡机理,阐明了垂直空化涡（SSPCV）初生、发展、溃灭过程及其诱导流场失稳机理。本文主要研究内容与结论如下:1.以Delft Twist 11翼型为研究对象采用PANS方法结合均相流空化模型进行不稳定空化流数值模拟,通过参考试验的翼型表面空化非定常脱落,验证了本文采用数值计算方法的准确性。基于涡量输运方程分析了翼型表面空化非定常脱落特征,验证了涡动力学分析方法的适用性,揭示了回射流与侧向射流对空泡主脱落与次级脱落的作用机制。2.基于高速摄影试验观察了轴流泵叶顶泄漏涡及其诱导不同空化形态的初生、发展、溃灭过程,发现小流量工况下更容易空化初生,随着流量增加空化起始位置沿叶顶向后移动。空化数较低时,叶顶区形成三角形空化云。垂直空化涡自三角形空化云尾部生成,并逐渐以垂直于叶片角度在流道内迁移。结合瞬态压力测量试验研究了叶顶空化结构与压力脉动的映射关系,自叶片吸力面至相邻叶片压力面压力呈增加趋势。在大流量下,叶顶泄漏涡涡带为狭长的低压区。随着流量和空化数的减小,低压区范围扩大。垂直空化涡的形成导致叶顶三角形空化云尾部溃缩,其向相邻叶片压力面移动过程中,与脱落的叶顶泄漏涡尾迹混合作用,引起压力回升过程中的波动。3.外特性试验结果表明叶顶间隙增加大,测试范围内扬程、效率及空化性能均有不同程度下降。间隙流与主流的混合作用更为强烈,加剧了叶顶区的水力不稳定性。以无量纲流量和空化数确定了不同叶栅稠密度下叶顶空化形态特征图谱。叶栅稠密度增加,叶顶轻度空化的范围扩大,小流量工况下空化恶化的速度加快。垂直空化涡在迁移中更容易被相邻叶片切断,引起相邻流道内空化不稳定。4.利用轴流泵三维非定常数值模拟结果研究了叶顶泄漏涡三维结构演化与不稳定空化云生成机制及其诱导压力脉动特征,发现了叶顶泄漏流在压差的作用下进入间隙是一个加速过程,由于能量的不断损失,泄漏流速度减小,其与主流卷吸形成叶顶泄漏涡诱导空化产生。叶顶泄漏涡及其诱导空化结构导致叶顶压力场剧烈震荡。垂直空化涡的周期性脱落引起叶顶压力脉动出现明显低频信号。5.基于数值模拟结果分析了垂直空化涡初生位置与漩涡矢量变化规律,发现垂直空化涡的时空演化分为三个阶段:生成阶段、脱落阶段和耗散阶段,揭示了叶顶区域多种空化形态诱导垂直空化涡初生机理,发现空化云尾部由主流、回射流和径向射流的共同作用产生断裂点,导致垂直空化涡周期性脱落。利用旋转坐标系下涡量输运方程分析了不同方向涡量及其输运项与垂直空化涡脱落、耗散的关联特性。结果表明垂直空化涡处涡量主要由圆周方向与轴向涡量分量贡献。脱落的垂直空化涡在流道中迁移逐渐扭曲形成垂直于叶片形态,导致圆周方向涡量分量占比减小而轴向涡量增大。根据各涡量分量、速度场、湍动能、剪切应变率及叶片载荷分布分析了垂直空化涡与相邻叶片干涉过程,掌握了垂直空化涡堵塞流道而改变相邻入口液流角根本原因,揭示了垂直空化涡诱导相邻叶片载荷突降造成水力不稳定机理。本文取得的研究成果阐明了轴流泵叶顶复杂空化脱落诱导的流动不稳定性问题,为叶顶泄漏涡不稳定云状空化主动控制方法的研究提供理论基础,进而为轴流泵机组的设计与稳定运行提供技术保障。
王李科[8]（2020）在《半开叶轮离心泵叶顶泄漏涡的流动特性及其抑制方法研究》文中研究表明半开叶轮离心泵叶顶间隙内的流动对整泵的水力性能而言至关重要,控制不当容易导致泵性能下降、压力脉动增强、振动加剧,甚至影响其运行稳定性。本文开展了半开叶轮离心泵叶顶间隙内的流动研究,分析了泄漏涡的流动特征及其诱导压力脉动的机理,提出周向槽、T型叶片及两者联合的三种控制间隙流动的方法,分析了不同方法的流动控制机理,为改善半开叶轮离心泵叶顶间隙内的流动从而提高运行稳定性开拓了新思路。主要研究内容和结论如下:本文首先针对叶顶泄漏流动特性进行研究,发现叶轮内涡结构受工况影响较大,大流量工况泄漏涡的初始位置靠近叶片中部,并且会在尾缘形成二次泄漏涡,叶顶间隙内速度梯度较大的泄漏流会引发高熵产,诱发高幅值压力脉动;随着流量的减小,泄漏涡的初始位置向上游移动,小流量工况叶片进口泄漏涡的周向运动趋势增强,在相邻叶片压力面破碎后形成前缘溢流和回流,压力脉动进一步增强。在此基础上通过分析泄漏涡轨迹的变化特征,提出了改进的泄漏涡核迁移轨迹预测模型,该模型拓展了适用范围、提高了预测精度。为抑制叶顶泄漏流对叶轮内部流动的影响,本文在叶顶端壁开设了周向槽,发现周向槽使泄漏涡的初始位置向下游移动,在小流量工况下为前缘溢流提供周向通道,使其从沟槽内快速通过,减小叶片进口相对液流角、增大进口管近壁面轴向速度,从而抑制回流;但是会导致扬程和效率下降。周向槽可改变泄漏涡初始位置的压力脉动,在设计工况和大流量工况下,靠近叶顶间隙截面的非定常压力标准差减小,压力脉动幅值下降;在小流量工况下,周向槽降低了叶片前缘回流诱发特征频率的幅值,但是会导致叶片压力面的压力脉动幅值略有上升。针对叶顶间隙对离心泵水力性能的影响,本文采用T型叶片来控制叶顶泄漏流动,发现T型叶片能够降低过流部件的水力损失、提高叶轮的欧拉扬程,从而提升离心泵的实际扬程和效率;并且T型叶片能够减小叶顶区域的相对液流角,降低叶轮内低速区和反流区的面积和强度,减小叶顶阻塞。在设计工况下减小了高熵产率分布面积,并抑制了其向上游扩散的趋势;在小流量工况下T型叶片能够抑制高熵产区向后盖板扩散的趋势,但是会导致叶片前缘和尾缘泄漏流的法向分量增大,叶片进口的高熵产区强度提高,混掺损失增加。针对周向槽和T型叶片不能同时提高整体水力性能和抑制压力脉动的问题,本文进一步将周向槽和T型叶片两者联合起来,发现两者联合能够发挥周向槽和T型叶片各自的优势,在不降低效率和扬程的前提下,改善叶顶区域的不稳定流动,降低叶顶间隙内的阻塞,抑制回流涡;并且该方法能够使得非定常压力标准差减小,特别是在叶片进口边附近区域,使所有频率压力脉动的幅值均有所下降,主频幅值明显降低,从而有效抑制了叶轮内部的压力脉动,提升了整泵的运行稳定性。
李贞彬[9]（2019）在《轮毂比对高比转速潜水贯流泵水力性能的影响》文中研究说明潜水贯流泵是将潜水电机和贯流泵技术相结合的一种新型泵,具有低扬程、大流量的特点,其结构紧凑,流道总水力损失较小,近几年潜水贯流泵在农田灌溉、给排水调水和市政工程等方面得到了广泛的应用。由于最近降水的不均匀,对潜水贯流泵的安全可靠性产生了极大的考验,因此对高比转速潜水贯流泵水力性能的深入研究,探讨潜水贯流泵稳定运行范围,提高过流部件的可替换性,提高其水力效率,具有重要现实意义。本文的主要研究工作及成果如下:1.简要阐述了贯流泵叶轮流线法设计步骤,三维建模,并对ns=1000模型计算域进行了网格划分以及网格无关性验证,基于N-S基本控制方程和标准k-ε湍流模型进行三维定常数值计算,并分析外特性规律和内流场流动特性。2.设计了外特性试验方案,购买试验器材,搭建试验台,开展了外特性试验,统计贯流泵的外特性试验数据。该数据与数值计算结果进行对比分析,两者吻合度较高,表明CFD数值模拟计算具有准确性和可参考性。3.通过解决原始模型实际扬程偏低的问题,提出了圆周分速度修正系数,进而实现模型的优化设计。针对ns=1000的贯流泵,最佳圆周分速度修正系数以1.4为基准,同时采用变环量设计,减小轮毂处的环量,增大轮缘处的环量。4.设计5种轮毂比方案,分别计算出不同轮毂比下叶轮主要的设计参数。对5种轮毂比3种流量工况下的ns=1000潜水贯流泵模型进行数值计算,分析外特性结果,并研究了设计工况下的内流场规律,确定ns=1000贯流泵的适当轮毂比为0.4和0.38。5.对ns=1250和ns=1600贯流泵选取最佳圆周分速度修正系数分别以1.4和1.3为基准,计算叶轮主要的设计参数并数值模拟分析,确定ns=1250模型的适当轮毂比为0.36和0.38;确定ns=1600模型的适当轮毂比为0.36。6.统计分析了ns=1000、1250和1600三种高比转速潜水贯流泵水力性能,发现:轮毂比大,高效区间较窄,高效区范围向小流量区偏移;轮毂比越大,扬程性能曲线斜率越大,而设计工况下,5组轮毂比扬程性能曲线基本重合,效率点相差不大。减小贯流泵的轮毂比,可以增大过流面积,从而提高了贯流泵运行效率,但当轮毂比过分减小时,会增大叶片的扭曲度,造成叶轮内液体流动紊乱,导致贯流泵效率下降。
史魏然[10]（2016）在《汽轮机导向叶栅改型设计及气动性能研究》文中研究说明透平机械的发展程度在世界各国的经济发展与军事建设中都具有重要的作用。国内大部分的工业部门,例如能源、发电、交通、航空、航天、航海等,都采用各种各样工作方式的透平机械。我们国家在经历了60多年的努力奋斗之后,汽轮机工业也已经从最初的完全引进国外先进技术,到消化吸收后进行改型设计,最后逐步进入到完全自主开发具有自己专利的模式上来。随着我国经济的高速稳定的发展和能源紧缺问题,提高汽轮机效率是我们科研工作者孜孜以求的目标之一。以汽轮机导向叶栅为改型设计原型,利用三维几何体建模软件UG构建了子午收缩叶片和掠叶片,其叶片曲面几何体具有很高的精度,并使用AUTOGRID软件划分出高质量的结构化网格模型。最后应用ANSYS-CFX商业软件对原型和改型叶栅进行了空气动力学性能数值分析。通过对某原型超临界导向叶栅进行前后掠向改型,构造出具有不同掠角的导向叶片,研究轴向掠技术对导向叶栅气动性能的影响。改型后,前、后掠叶片掠角分别为20°和20°,原型叶栅掠角为0°,用CFD数值仿真软件CFX对原型和改型叶栅进行空气动力学性能仿真模拟。结果表明:与原型参照叶栅对比,前掠叶栅显然增加了低动能流体在上下端壁角区的堆积,端壁的横向二次流动增强,增大了二次流损失,而叶展中部的主流附面层损失减小;后掠叶栅使上下端壁角区堆积的低能流体减小,减小了端壁面的横向二次流损失,低能流体被主流携带卷走,使得整个导向叶栅流道气流流动更为顺畅。对原型导向叶栅进行子午面改造,呈子午向收缩形式叶片,通过CFX软件数值研究结果表明;与原型参照叶栅比较,改型为子午收缩叶片栅的气动效率更高,气动参数沿叶高的分布也更均匀。子午收缩叶片栅抑制上端壁边界层内低动能流体的径向窜动,同时也弱化了吸力侧出口逆压梯度对流动的不利影响。
二、轴流泵端壁区域流动三维粘性数值计算（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、轴流泵端壁区域流动三维粘性数值计算（论文提纲范文）
（1）基于端壁处理的轴流泵驼峰抑制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 研究背景、目的及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 轴流泵驼峰工况内部流动特性研究 |
| 1.2.2 叶顶泄漏涡的流动特性 |
| 1.2.3 流动控制技术在轴流泵中的应用 |
| 1.2.4 机匣处理的研究进展 |
| 1.3 研究问题的提出 |
| 1.4 文章主要研究内容 |
| 2.试验测试与数值计算方法 |
| 2.1 轴流泵模型 |
| 2.2 试验测量系统 |
| 2.3 数值模拟方法 |
| 2.3.1 控制方程 |
| 2.3.2 湍流模型 |
| 2.3.3 网格划分及无关性验证 |
| 2.3.4 边界条件 |
| 2.3.5 计算准确性验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 3.轴流泵驼峰工况区流动特性研究 |
| 3.1 不同叶顶间隙对轴流泵性能的影响规律 |
| 3.1.1 间隙对外特性的影响 |
| 3.1.2 间隙对轴流泵性能影响的机理 |
| 3.1.3 间隙对叶片载荷分布的影响 |
| 3.2 泵内能量损失分布特征 |
| 3.2.1 熵产理论 |
| 3.2.2 水力损失与熵分布随工况变化的量化分析 |
| 3.2.3 熵产率随工况变化的分析 |
| 3.3 叶顶泄漏流的演化规律 |
| 3.3.1 泄漏流流动特征 |
| 3.3.2 泄漏流速度分布 |
| 3.3.3 叶顶阻塞分布 |
| 3.4 非定常流动特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 4.不同端壁处理技术改善轴流泵驼峰的机理 |
| 4.1 不同端壁处理技术对轴流泵水力性能的影响 |
| 4.2 不同端壁处理改善轴流泵驼峰的机理 |
| 4.3 不同端壁处理的叶顶堵塞分布 |
| 4.4 机匣处理与端壁处理技术的相似性探索 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 端壁开缝改善轴流泵驼峰的机理 |
| 5.1 缝的几何参数对轴流泵水力性能的影响 |
| 5.2 端壁开缝改善轴流泵驼峰的机理 |
| 5.2.1 端壁开缝的流动机理 |
| 5.2.2 叶顶堵塞分布 |
| 5.2.3 相对液流角的量化分析 |
| 5.2.4 泄漏流强度分析 |
| 5.2.5 端壁开缝对叶轮进口流态的影响 |
| 5.2.6 开缝对泵效率的影响 |
| 5.2.7 开缝前后的非定常流动特性分析 |
| 5.3 折线缝及反叶片折线缝对轴流泵性能的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6.总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（2）轴流核主泵内部非定常流动特性与水力激振抑制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 泵内非定常流动特性研究现状 |
| 1.2.2 水泵流致振动研究现状及发展 |
| 1.2.3 核主泵水力问题研究现状 |
| 1.2.4 水泵水力激振抑制研究现状 |
| 1.3 研究目标与内容 |
| 2 流场数值模拟及特征参数提取方法 |
| 2.1 主泵模型 |
| 2.2 计算网格 |
| 2.2.1 计算域 |
| 2.2.2 网格划分 |
| 2.2.3 近壁区网格验证 |
| 2.2.4 主流区网格验证 |
| 2.3 数值计算方法 |
| 2.3.1 数值方法和边界条件 |
| 2.3.2 非定常模拟时间步长验证 |
| 2.4 试验验证 |
| 2.4.1 试验测试方法 |
| 2.4.2 定常结果验证与湍流模型比较 |
| 2.4.3 非定常结果验证与边界条件影响分析 |
| 2.5 关键特征参数提取 |
| 2.5.1 叶轮两端的局部欧拉扬程脉动 |
| 2.5.2 叶轮旋转坐标系内的流动变量脉动 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 轴流核主泵内部非定常流动与激励特性 |
| 3.1 整体压力脉动 |
| 3.1.1 坐标系和监测点 |
| 3.1.2 泵体内的压力脉动 |
| 3.1.3 吸入侧与压力侧的压力脉动 |
| 3.2 叶轮两端的流动变量脉动 |
| 3.2.1 监测点 |
| 3.2.2 压力脉动 |
| 3.2.3 局部欧拉扬程脉动 |
| 3.3 叶轮旋转坐标系内的压力脉动 |
| 3.3.1 监测点 |
| 3.3.2 压力脉动 |
| 3.4 流体力脉动 |
| 3.4.1 监测面 |
| 3.4.2 各水力部件结构的流体力脉动 |
| 3.4.3 叶轮的径向流体力脉动 |
| 3.5 动静干涉与水力激振抑制策略 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 轴流核主泵静止水力部件的激励影响与改进 |
| 4.1 主泵进、出口过流结构的影响 |
| 4.1.1 模型设计 |
| 4.1.2 水力性能 |
| 4.1.3 静止坐标系下的压力脉动 |
| 4.1.4 叶轮旋转坐标系内的压力脉动 |
| 4.1.5 叶轮径向流体力脉动 |
| 4.2 入口弯管距离的影响 |
| 4.2.1 模型设计 |
| 4.2.2 叶轮旋转坐标系内的压力脉动 |
| 4.2.3 叶轮径向流体力脉动 |
| 4.3 导叶叶片数的影响 |
| 4.3.1 模型设计 |
| 4.3.2 叶轮旋转坐标系内的压力脉动 |
| 4.3.3 叶轮径向流体力脉动 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 轴流核主泵叶轮的低激励设计研究 |
| 5.1 基于叶片积叠方式的设计 |
| 5.1.1 模型设计 |
| 5.1.2 水力性能 |
| 5.1.3 叶轮两端的局部欧拉扬程脉动 |
| 5.1.4 叶轮径向流体力脉动 |
| 5.2 基于子午面形状的设计 |
| 5.2.1 模型设计 |
| 5.2.2 水力性能 |
| 5.2.3 叶轮两端的局部欧拉扬程脉动 |
| 5.2.4 叶轮径向流体力脉动 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
（3）汽轮机叶顶间隙泄漏流的不稳定性及其诱导汽流激振研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 本课题国内外的研究动态 |
| 1.2.1 叶顶间隙泄漏流动的研究现状 |
| 1.2.2 汽流激振的研究现状 |
| 1.2.3 国内外研究的总结 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 汽轮机叶顶汽封间隙泄漏流动计算模型 |
| 2.1 物理模型 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.4 划分网格 |
| 2.5 边界条件 |
| 2.6 建立并求解离散方程组 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 汽轮机叶顶汽封间隙泄漏流的空间演化规律分析 |
| 3.1 叶顶间隙区域泄漏流动特性 |
| 3.1.1 数值计算结果验证 |
| 3.1.2 叶顶汽封内流场结构分析 |
| 3.1.3 叶顶汽封腔室内涡核位置分析 |
| 3.1.4 转子偏心对叶顶汽封内流场结构影响分析 |
| 3.2 叶顶间隙区域泄漏流与主流掺混行为研究 |
| 3.2.1 动叶出口流场 |
| 3.2.2 动叶出口掺混行为 |
| 3.3 叶顶间隙区域泄漏损失研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 汽轮机叶顶汽封间隙泄漏流的不稳定性分析 |
| 4.1 转子未偏心时叶顶汽封内非定常流动的数值分析 |
| 4.1.1 转子未偏心时叶顶汽封内的非定常流场结构 |
| 4.1.2 转子未偏心时叶顶汽封内涡核位置运动规律 |
| 4.1.3 转子未偏心时叶顶泄漏量的波动规律 |
| 4.1.4 转子未偏心时叶顶汽封内周向压力分布规律 |
| 4.2 转子偏心时叶顶汽封内非定常流动的数值分析 |
| 4.3 转子偏心时叶顶汽封内的压力脉动分析 |
| 4.3.1 叶顶汽封腔室内压力脉动实验分析 |
| 4.3.2 叶顶汽封腔室内压力脉动数值分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 汽轮机叶顶间隙汽流激振力分析 |
| 5.1 叶栅内的汽流激振力的理论分析 |
| 5.1.1 转子偏心时叶栅内汽流激振力计算分析 |
| 5.1.2 不同形式汽封下的叶栅内汽流激振力分析 |
| 5.2 叶顶汽封汽流激振力的数值分析 |
| 5.2.1 转子偏心对叶顶汽封横向汽流激振力的影响 |
| 5.2.2 边界涡量流分析方法简介 |
| 5.2.3 转子偏心对边界涡量流的影响 |
| 5.2.4 转子偏心对叶顶汽封径向汽流激振力的影响 |
| 5.3 叶顶汽封内涡动诱导汽流激振力脉动规律分析 |
| 5.3.1 围带面边界涡量流的非定常变化规律分析 |
| 5.3.2 叶顶汽封横向汽流激振力的脉动规律分析 |
| 5.3.3 围带面压力的非定常变化规律分析 |
| 5.3.4 叶顶汽封径向汽流激振力的脉动规律分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）开槽叶片对轴流泵空化性能的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 轴流泵空化特性研究 |
| 1.2.2 空化研究方法 |
| 1.2.3 空化控制研究 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 数值计算方法 |
| 2.1 数值方法概述 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.2.1 连续性方程 |
| 2.2.2 动量方程 |
| 2.2.3 能量方程 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.3.1 标准k-ε湍流模型 |
| 2.3.2 RNG k-ε湍流模型 |
| 2.3.3 标准k-ω湍流模型 |
| 2.3.4 BSL k-ω湍流模型 |
| 2.3.5 SST k-ω湍流模型 |
| 2.3.6 修正的SST k-ω湍流模型 |
| 2.4 空化模型 |
| 2.4.1 Kubota空化模型 |
| 2.4.2 Merkle空化模型 |
| 2.4.3 Kunz空化模型 |
| 2.4.4 Schnerr-Sacuer空化模型 |
| 2.4.5 Singhal空化模型 |
| 2.4.6 Zwart-Gerber-Belamri空化模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 轴流泵内部空化特性预测 |
| 3.1 三维模型及网格划分 |
| 3.1.1 三维模型 |
| 3.1.2 网格划分 |
| 3.2 边界条件 |
| 3.3 外特性分析 |
| 3.4 空化特性分析 |
| 3.4.1 空化特性曲线的预测 |
| 3.4.2 压力分布变化情况 |
| 3.4.3 空泡分布变化情况 |
| 3.4.4 叶片载荷分布 |
| 3.5 非定常特性分析 |
| 3.5.1 叶片轴向压力脉动情况 |
| 3.5.2 叶片径向压力脉动情况 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 开槽尺寸对轴流泵空化抑制的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 空化抑制方案 |
| 4.3 叶轮强度校核 |
| 4.4 计算结果分析 |
| 4.4.1 外特性对比分析 |
| 4.4.2 空化特性对比 |
| 4.4.3 开槽叶片对叶片背面压力分布的影响 |
| 4.4.4 开槽叶片对叶片背面空泡体积分数分布的影响 |
| 4.4.5 开槽叶片对叶片背面湍动能分布的影响 |
| 4.4.6 开槽叶片对空泡体积变化的影响 |
| 4.4.7 开槽叶片对压力脉动的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 开槽数量对轴流泵空化抑制的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 空化抑制方案 |
| 5.3 计算结果及分析 |
| 5.3.1 外特性及空化特性对比分析 |
| 5.3.2 不同开槽数叶片对叶片背面压力分布的影响 |
| 5.3.3 不同开槽数叶片对前缘表面流速的影响 |
| 5.3.4 不同开槽数叶片对空泡体积分数分布的影响 |
| 5.3.5 不同开槽数叶片对空泡体积变化的影响 |
| 5.3.6 不同开槽数对压力脉动的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
（5）射流对轴流泵空化性能的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 空化及流动控制研究现状 |
| 1.2.1 空化数值计算 |
| 1.2.2 空化控制 |
| 1.2.3 泵内流动控制 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 2 空化流动的数值计算方法 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.2 空化理论及数值模型 |
| 2.2.1 空化流动理论 |
| 2.2.2 Zwart-Gerber-Belamri空化模型 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.3.1 RNG k-ε湍流模型 |
| 2.3.2 基于RNG k-ε湍流模型的密度修正模型(DCM) |
| 2.3.3 基于密度分域滤波的FBDCM混合湍流模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 射流对水翼空化控制研究 |
| 3.1 射流对水翼空化的实验研究 |
| 3.2 主动射流对水翼空化的数值研究 |
| 3.2.1 物理模型及网格划分 |
| 3.2.2 数值模型比选 |
| 3.2.3 主动射流对水翼空化性能的影响分析 |
| 3.2.4 主动射流对水翼水动力性能的影响分析 |
| 3.3 无射流对水翼空化流场的影响分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 射流对轴流泵性能影响研究 |
| 4.1 轴流泵数值模型建立 |
| 4.1.1 物理模型建立 |
| 4.1.2 网格划分 |
| 4.1.3 数值模型及网格无关性验证 |
| 4.2 轴流泵外特性及泵内流场分析 |
| 4.2.1 轴流泵外特性分析 |
| 4.2.2 轴流泵内流场分析 |
| 4.3 射流对轴流泵空化性能的影响 |
| 4.3.1 射流对轴流泵性能的影响 |
| 4.3.2 射流对空化流场的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（6）进水漩涡对轴流泵及泵装置性能的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究进展 |
| 1.2.1 漩涡机理研究 |
| 1.2.2 漩涡条件下旋转机械性能研究 |
| 1.2.3 进水漩涡及消涡措施研究 |
| 1.2.4 水泵内流场测试研究 |
| 1.2.5 漩涡发生器及其诱导漩涡研究 |
| 1.3 研究问题的提出 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 轴流泵叶轮进口的流态评价 |
| 2.1 进水流态均匀的重要性分析 |
| 2.2 进水流态控制 |
| 2.3 进水流态评价与修正 |
| 2.4 工程应用验证 |
| 2.4.1 研究对象介绍 |
| 2.4.2 数值计算方法 |
| 2.4.3 模型试验验证 |
| 2.4.4 数值模拟与模型试验结果对比 |
| 2.4.5 立式轴流泵装置中的进水流态评价验证 |
| 2.4.6 卧式轴流泵装置中的进水流态评价验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 进水漩涡对轴流泵性能影响的试验研究 |
| 3.1 泵段试验系统介绍 |
| 3.2 漩涡发生器介绍 |
| 3.2.1 安装漩涡发生器的原因 |
| 3.2.2 漩涡发生器尺寸 |
| 3.3 漩涡入流能量特性试验 |
| 3.3.1 能量特性试验仪器介绍 |
| 3.3.2 能量特性试验方法及不确定度分析 |
| 3.3.3 能量特性试验结果分析 |
| 3.4 漩涡入流高速摄像试验 |
| 3.4.1 高速摄像设备介绍 |
| 3.4.2 高速摄像试验方案设计 |
| 3.4.3 高速摄像试验结果分析 |
| 3.5 漩涡入流LDV试验 |
| 3.5.1 LDV测试原理 |
| 3.5.2 LDV测试系统介绍 |
| 3.5.3 LDV测试参数设置 |
| 3.5.4 LDV测试精度 |
| 3.5.5 LDV测点布置 |
| 3.5.6 LDV测试结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 进水漩涡对轴流泵性能影响的数值模拟研究 |
| 4.1 研究对象及内容 |
| 4.2 数值模拟参数设置 |
| 4.3 数值模拟结果的可靠性验证 |
| 4.3.1 外特性结果的对比验证 |
| 4.3.2 可视化流场结果对比验证 |
| 4.3.3 流速场结果对比验证 |
| 4.4 数值模拟结果分析 |
| 4.4.1 进水漩涡动力特性分析 |
| 4.4.2 涡和涡的识别 |
| 4.4.3 进水漩涡随叶轮旋转的形态变化分析 |
| 4.4.4 进水漩涡与叶轮的干涉作用分析 |
| 4.4.5 进水漩涡结构分解 |
| 4.4.6 进水漩涡对流场的扰动分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 进水漩涡对轴流泵装置性能的影响研究 |
| 5.1 轴流泵装置介绍 |
| 5.2 数值模拟计算设置 |
| 5.2.1 网格剖分 |
| 5.2.2 数值模拟参数设置 |
| 5.2.3 数值模拟可靠性验证 |
| 5.3 诱导进水漩涡对轴流泵装置的影响分析 |
| 5.3.1 进水流态对泵装置性能的影响分析 |
| 5.3.2 诱导进水漩涡对各过流部件的影响分析 |
| 5.3.3 进水漩涡诱导的压力脉动分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.1.1 主要成果 |
| 6.1.2 创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（7）轴流泵叶顶复杂空化流诱导尾缘垂直空化涡初生及演化机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 叶顶泄漏涡研究现状 |
| 1.2.1 轴流式压气机内叶顶泄漏涡研究现状 |
| 1.2.2 水力机械内叶顶泄漏涡研究现状 |
| 1.3 水力机械非定常空化流动研究现状 |
| 1.3.1 空化模型 |
| 1.3.2 湍流模型 |
| 1.3.3 试验研究 |
| 1.4 研究问题的提出 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 三维翼型的不稳定空化流动数值模拟与分析方法验证 |
| 2.1 湍流数值模拟方法 |
| 2.1.1 雷诺平均(RANS)方法 |
| 2.1.2 大涡模拟(LES) |
| 2.1.3 PANS模型 |
| 2.2 空化模型 |
| 2.3 Twist11翼型几何模型 |
| 2.4 网格生成及数值设置 |
| 2.4.1 网格生成 |
| 2.4.2 数值设置 |
| 2.5 网格与时间步长选取及分析 |
| 2.5.1 网格离散误差分析 |
| 2.5.2 时间步长无关性分析 |
| 2.6 结果与讨论 |
| 2.6.1 Twist11翼型表面空化脱落时空演化特性 |
| 2.6.2 基于涡量输运的非定常空化流动涡动力特性 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 轴流泵叶顶泄漏涡及其诱导空化的试验研究 |
| 3.1 试验装置与方法 |
| 3.1.1 试验装置与试验泵 |
| 3.1.2 试验方法 |
| 3.1.3 试验不确定度分析 |
| 3.2 轴流泵叶顶空化涡特性 |
| 3.2.1 试验可靠性验证 |
| 3.2.2 不同流量下空化性能分析 |
| 3.2.3 不同工况下叶顶区空化形态 |
| 3.2.4 垂直空化涡瞬态特性 |
| 3.2.5 瞬态压力测量试验分析 |
| 3.3 叶顶间隙尺寸对叶顶泄漏涡及其诱导空化的影响 |
| 3.4 不同叶栅稠密度对叶顶空化瞬态特性的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 轴流泵叶顶空化流动诱导水力振荡机理研究 |
| 4.1 数值计算方法与设置 |
| 4.1.1 计算域 |
| 4.1.2 网格划分 |
| 4.1.3 边界条件设置及数值求解方法 |
| 4.1.4 网格验证 |
| 4.1.5 时间步长无关性验证 |
| 4.2 轴流泵叶顶复杂空化流动特性 |
| 4.2.1 宏观能量特性分析 |
| 4.2.2 不同工况下轴流泵叶顶区空化特性 |
| 4.2.3 不同工况下空泡和轴向速度分布 |
| 4.3 轴流泵叶顶空化流动诱导压力脉动机理 |
| 4.3.1 叶顶空化结构与压力脉动关联特性 |
| 4.3.2 不同流量工况下压力脉动 |
| 4.3.3 不同空化数下叶顶空化演化诱导的压力波动特征 |
| 4.4 轴流泵叶轮内压力脉动强度分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 轴流泵尾缘垂直空化涡初生及其输运机理研究 |
| 5.1 轴流泵尾缘垂直空化涡演化过程 |
| 5.2 轴流泵尾缘垂直空化涡初生机理 |
| 5.3 基于涡量输运的垂直空化涡演化机理 |
| 5.4 垂直空化涡干涉相邻流道诱导水力不稳定性机理 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读博士学位期间取得的科研成果 |
（8）半开叶轮离心泵叶顶泄漏涡的流动特性及其抑制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 1、绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 叶顶泄漏涡研究现状 |
| 1.2.1 叶顶间隙对能量特性的影响 |
| 1.2.2 叶顶间隙对泄漏涡结构的影响 |
| 1.2.3 叶顶间隙对泄漏涡非定常特性的影响 |
| 1.3 端壁处理技术研究现状 |
| 1.4 研究问题的提出 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 2、实验测试与数值计算方法 |
| 2.1 半开叶轮离心泵模型 |
| 2.2 实验测量系统 |
| 2.2.1 数据采集系统 |
| 2.2.2 压力脉动测量 |
| 2.2.3 振动测量 |
| 2.3 数值模拟方法 |
| 2.3.1 控制方程 |
| 2.3.2 湍流模型 |
| 2.3.3 熵产理论 |
| 2.3.4 网格划分及无关性验证 |
| 2.3.5 边界条件 |
| 2.3.6 计算准确性验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 3、半开叶轮离心泵泄漏涡特征及轨迹预测模型 |
| 3.1 叶顶间隙对叶轮性能的影响 |
| 3.1.1 外特性 |
| 3.1.2 叶轮内部流场 |
| 3.1.3 叶片载荷分布 |
| 3.2 叶顶泄漏涡特性 |
| 3.2.1 泄漏涡结构特征 |
| 3.2.2 泄漏流速度分布 |
| 3.2.3 泄漏涡系特征 |
| 3.2.4 泄漏涡对熵产的影响 |
| 3.3 泄漏涡运动轨迹 |
| 3.3.1 流量对泄漏涡轨迹的影响 |
| 3.3.2 泄漏涡轨迹预测模型改进 |
| 3.4 振动性能实验研究 |
| 3.5 压力脉动特性 |
| 3.5.1 大流量工况 |
| 3.5.2 设计工况 |
| 3.5.3 小流量工况 |
| 3.6 本章小结 |
| 4、周向槽对离心泵叶顶泄漏流动的影响 |
| 4.1 周向槽设计及其对能量特性影响 |
| 4.2 周向槽改善进口流动的机理 |
| 4.2.1 回流涡结构 |
| 4.2.2 进口管流场 |
| 4.2.3 回流量分析 |
| 4.3 周向槽对叶顶泄漏涡的控制机理 |
| 4.3.1 泄漏涡结构分析 |
| 4.3.2 泄漏涡轨迹分析 |
| 4.3.3 周向槽对叶轮内流动的影响 |
| 4.3.4 周向槽对泄漏流的影响 |
| 4.4 周向槽作用下压力脉动频谱特性分析 |
| 4.4.1 进口管内压力脉动实验研究 |
| 4.4.2 叶轮内压力脉动数值研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5、T型叶片对离心泵水力性能的影响 |
| 5.1 T型叶片对能量特性影响 |
| 5.2 T型叶片改善内部流动机理 |
| 5.2.1 叶轮流场分析 |
| 5.2.2 相对液流角分析 |
| 5.2.3 T型叶片对叶顶阻塞的影响 |
| 5.3 T型叶片设计的混掺损失机理分析 |
| 5.3.1 设计工况叶顶压力分布 |
| 5.3.2 设计工况损失分析 |
| 5.3.3 小流量工况叶顶压力分布 |
| 5.3.4 小流量工况损失分析 |
| 5.4 压力脉动频谱特性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6、周向槽与T型叶片联合对离心泵性能的影响 |
| 6.1 周向槽与T型叶片联合作用对外特性的影响 |
| 6.2 周向槽与T型叶片联合作用对流场的影响机理 |
| 6.2.1 进口管流场分析 |
| 6.2.2 叶轮内部流场分析 |
| 6.2.3 叶顶阻塞分析 |
| 6.3 压力脉动 |
| 6.3.1 设计工况压力脉动分析 |
| 6.3.2 小流量工况压力脉动分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7、总结与展望 |
| 7.1 论文的主要研究成果 |
| 7.2 论文的主要创新点 |
| 7.3 研究工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（9）轮毂比对高比转速潜水贯流泵水力性能的影响（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 数值模拟研究概况 |
| 1.2.2 模型实验研究概况 |
| 1.3 课题研究工作 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究流程 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 n_s=1000 贯流泵的数值计算分析 |
| 2.1 模型泵三维建模 |
| 2.2 计算软件 |
| 2.3 网格划分 |
| 2.3.1 网格类型 |
| 2.3.2 网格划分及壁面处理 |
| 2.4 网格无关性检验 |
| 2.5 计算方法 |
| 2.5.1 流动控制方程 |
| 2.5.2 湍流模型选择 |
| 2.6 CFD求解计算的方法 |
| 2.6.1 耦合求解法 |
| 2.6.2 分离求解法 |
| 2.7 外特性分析 |
| 2.8 内流场分析 |
| 2.8.1 全流道流线和截面速度云图分析 |
| 2.8.2 叶轮翼型附近区域流态分析 |
| 2.8.3 叶轮静压分析 |
| 2.8.4 叶轮湍动能分析 |
| 2.8.5 导叶水力性能分析 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 贯流泵的外特性试验 |
| 3.1 外特性试验的意义 |
| 3.2 试验方案以及试验设备 |
| 3.2.1 外特性试验方案 |
| 3.2.2 试验设备介绍 |
| 3.3 试验步骤 |
| 3.4 试验主要测量值 |
| 3.5 模型试验与数值计算外特性对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 泵的优化设计 |
| 4.1 原模型扬程低原因 |
| 4.2 圆周分速度修正系数的选取 |
| 4.3 优化设计 |
| 4.4 优化结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 轮毂比对贯流泵内外特性的影响 |
| 5.1 不同轮毂比方案设计 |
| 5.2 不同轮毂比在3种工况下的数值模拟分析 |
| 5.3 内流场分析 |
| 5.3.1 叶片静压分布图 |
| 5.3.2 叶轮段流线图 |
| 5.3.3 span=0.5 翼型附近流态图 |
| 5.4 轮毂比对其他比转速贯流泵外特性的影响 |
| 5.4.1 比转速n_s=1250 贯流泵模型 |
| 5.4.2 比转速n_s=1600 贯流泵模型 |
| 5.5 结果对比分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 课题展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（10）汽轮机导向叶栅改型设计及气动性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的背景及意义 |
| 1.2 弯掠叶片技术国内外研究发展现状 |
| 1.2.1 掠叶片研究发展现状 |
| 1.2.2 弯扭导向叶片栅内流损失的国内外研究现状 |
| 1.2.3 子午收缩技术 |
| 1.3 本文的研究内容和目的 |
| 第二章 涡轮机械计算流体动力学基础理论 |
| 2.1 基本控制方程 |
| 2.1.1 连续性方程表达式 |
| 2.1.2 Navier-Stokes方程表达式 |
| 2.1.3 能量守恒方程 |
| 2.2 湍流数值模拟计算理论 |
| 2.2.1 标准k﹣ε模型分析 |
| 2.2.2 RNG k﹣ε模型分析 |
| 2.2.3 Realizable k﹣ε模型分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 导向叶栅几何建模和网格划分 |
| 3.1 导向叶栅叶片的几何建模 |
| 3.1.1 叶片形状的数字化叶型线 |
| 3.1.2 叶片的建模 |
| 3.2 通流域网格划分方法 |
| 3.2.1 掠叶片栅通流域的网格划分 |
| 3.2.2 子午收缩叶片网格划分 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 导向掠叶栅气动性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法和边界条件 |
| 4.2.1 数值计算方法简介 |
| 4.2.2 CFX 软件及计算边界条件的处理 |
| 4.2.3 CFD软件计算可靠性的对比验证 |
| 4.3 静压系数沿叶型分布 |
| 4.4 子午面静压分布 |
| 4.5 栅后出口总压损失 |
| 4.6 平均总压损失轴向分布 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 子午收缩叶栅气动性能数值仿真 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数值模拟 |
| 5.3 静压系数沿叶型的分布 |
| 5.4 子午面面静压等值线 |
| 5.5 轴向总压损失 |
| 5.6 叶栅出口总压损失展向分布 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 发表文章目录 |
| 致谢 |
四、轴流泵端壁区域流动三维粘性数值计算（论文参考文献）
- [1]基于端壁处理的轴流泵驼峰抑制方法研究[D]. 王伟超. 西安理工大学, 2021
- [2]轴流核主泵内部非定常流动特性与水力激振抑制研究[D]. 陈鑫. 浙江大学, 2021
- [3]汽轮机叶顶间隙泄漏流的不稳定性及其诱导汽流激振研究[D]. 李盼. 东北电力大学, 2021(01)
- [4]开槽叶片对轴流泵空化性能的影响研究[D]. 薛子阳. 兰州理工大学, 2021(01)
- [5]射流对轴流泵空化性能的影响研究[D]. 唐滔. 大连理工大学, 2021(01)
- [6]进水漩涡对轴流泵及泵装置性能的影响研究[D]. 张文鹏. 扬州大学, 2021
- [7]轴流泵叶顶复杂空化流诱导尾缘垂直空化涡初生及演化机理研究[D]. 沈熙. 江苏大学, 2021
- [8]半开叶轮离心泵叶顶泄漏涡的流动特性及其抑制方法研究[D]. 王李科. 西安理工大学, 2020
- [9]轮毂比对高比转速潜水贯流泵水力性能的影响[D]. 李贞彬. 合肥工业大学, 2019(01)
- [10]汽轮机导向叶栅改型设计及气动性能研究[D]. 史魏然. 东北石油大学, 2016(02)