费振桃[1]2004年在《口环间隙对离心油泵性能影响的试验研究》文中认为离心油泵的叶轮口环是离心油泵的重要零件之一。它不但影响离心油泵运行可靠性，而且还影响其水力性能。但目前仅研究了输送清水时口环间隙对离心泵性能的影响情况，对离心油泵还没有。输送粘油时，口环间隙对离心油泵性能的影响更是一无所知。 本文以油田和炼油厂常用的65Y60型为研究对象，分别改变叶轮前口环、后口环和同时改变前后口环间隙，较为系统地研究了不同粘度下，口环间隙分别由原来的0.25mm增加到0.45mm、0.65mm和0.85mm时，对离心油泵性能的影响情况和变化规律。另外，还采用CFD软件Fluent对叶轮和泵壳体之间的粘性旋转液流进行二维数值计算研究，从理论上分析了口环间隙对泵性能影响的流动机理。这些研究旨在为离心油泵设计、实际运行提供指导，丰富离心油泵工作理论。通过详细研究，取得了以下研究成果： (1)前后口环间隙对离心油泵性能影响的程度不同。前口环对泵性能的影响比后口环大，前口环间隙需重点控制。前后口环间隙同时增大时，性能下降最多，应尽量避免。 (2)口环间隙对离心油泵性能影响与被输送液体粘度有关。粘度增高，会使口环间隙对离心油泵性能的影响减弱，反之，则增强。 (3)口环间隙影响离心油泵最优工况参数。在本文试验条件下，口环间隙增大后，最多可使最优工况流量增加2m~3／h或减少3.5m~3／h，使最优工况扬程最多下降11％，使最优工况轴功率最多增大13％，使最高效率最多降低8％。 (4)口环间隙通过改变离心油泵的容积损失功率和机械损失功率(叶轮圆盘摩擦损失)影响离心油泵性能。计算表明，容积损失功率随口环间隙而大幅度增加，机械损失功率随口环间隙而减小，但其减小值小于容积损失功率的增加值，所以口环间隙增大后，泵效率下降。
陈鱼, 费振桃, 蔡永雄, 杨任, 李文广[2]2006年在《输送清水时口环间隙对离心油泵性能的影响》文中指出以油田和炼油厂常用的65Y60型离心油泵为研究对象,在分别改变叶轮前、后口环,并同时改变前、后口环间隙的条件下,研究了离心油泵输送清水时口环间隙变化对泵性能的影响。研究结果表明,口环间隙的改变对离心油泵的性能有较大影响,其中前口环对性能的影响比后口环的影响要大。口环间隙的改变对离心油泵最优工况参数也有影响,流量改变一般在2m3/h之内,扬程下降最多可达6m,效率下降可达8%。
赵伟国[3]2006年在《基于CFD的离心泵口环间隙流动研究》文中研究表明叶轮口环对离心泵的性能有着重要影响。口环间隙的存在不仅产生了容积损失,还改变了离心泵内部的流动结构,从而对离心泵的整机性能以及轴向力和径向力产生重要影响。但是由于口环间隙尺寸较小,流动非常复杂,研究较为困难,所以以往的流动分析大多基于实验方法考虑口环间隙对整机性能的影响,而基于CFD的数值模拟通常都忽略口环间隙的存在,因此采用数值模拟方法对包含口环间隙的整机流动进行深入的研究有着非常重要的意义。本文使用CFD商业软件FLUENT,采用结构化/非结构化的混合网格类型,以叁维时均N-S方程和标准的k ?ε两方程湍流模型为基础,采用SIMPLE算法,对不同口环间隙下的离心泵整机进行了叁维数值模拟,其中口环间隙的变化分为叁种:一是前后口环间隙同时变化;二是仅前口环间隙变化,后口环间隙保持不变;最后一种是仅后口环间隙变化,前口环间隙保持不变。本文比较了叁种情况下离心泵的外特性曲线以及内部流场结构,分析了口环间隙变化对离心泵整机性能、内部流动以及轴向力和径向力的影响。研究表明,随口环间隙增大,泵的性能均有所下降,其中以前后口环间隙同时变化对离心泵的性能影响最大,仅前口环间隙变化时次之,仅后口环间隙变化时对泵的影响最小;轴向力随间隙增大而增大,分析认为,影响轴向力变化的主要因素是前口环间隙的变化;径向力随口环间隙的变化不大。
赵爽[4]2012年在《口环间隙变化对离心泵性能影响的数值模拟研究》文中指出随着计算机科学及流体力学理论的发展，CFD技术已经广泛应于用离心泵性能预测与内部流动研究。但目前在进行离心泵性能预测时，往往采用简化的模型，忽略了口环间隙及泵腔对离心泵性能的影响，这样就造成了预测结果的误差。实际上，水泵中的泄漏是不可避免的，而且口环间隙作为一种非接触式密封形式，可以保持较小的泄漏损失，对研究离心泵的容积损失及内部流动结构有着十分重要的意义。本文以一台单级单吸悬臂离心油泵为主要模型，该原型泵包含平衡孔。首先利用CFD技术对整体流道模型和简化模型进行叁维流场数值模拟，预测了两种模型的的性能曲线，并与试验曲线进行对比，验证离心泵整体模型的数值模拟计算与试验数据更为贴近，为后期研究口环间隙中流动对离心泵性能的影响奠定基础。之后本文基于CFD的数值模拟方法，通过建立不同口环间隙的离心泵实体模型对性能进行详尽的分析，对比前、后口环间隙大小的变化对离心泵外特性及内部流动情况的影响。通过数值模拟结果的分析，初步探讨了口环间隙变化后，泵腔内液体流动的情况；文中还通过对比不同口环间隙的泄漏量随流量的变化，分析口环间隙改变后口环间隙进出口压差、泄漏量、流量变化的关系；以及分析叶轮盖板的压力变化情况，并计算不同口环间隙的离心泵的轴向力及径向力。在进行了上述研究后，得到以下结论：1）整体模型的数值模拟预测的离心泵性能曲线与试验曲线趋势相近，简化模型对比试验曲线的误差较大，证明整体模型数值模拟结果的可靠性。同时对整体模型内部流动进行分析，发现原型泵水力设计存在一定问题。2）对加大口环间隙的模型进行数值模拟后，所得的设计工况参数均发生变化，且水泵的性能明显差于原型泵。3）口环间隙值的改变，影响泵腔内液体的压力及速度分布。4）口环间隙内泄漏量的改变与间隙值的大小有直接关系，且泄漏量的大小影响了轴向力的变化，但对径向力影响不大。因此，离心泵在进行建模及数值计算时须考虑口环间隙，口环间隙中的流动非常复杂且影响离心泵的性能及内部流动情况。本文研究结果为口环间隙大小的合理设计及离心泵性能预测提供参考，且为改善和提高离心泵性能奠定了基础。
赵万勇, 赵爽, 王磊, 马鹏飞[5]2013年在《离心油泵口环间隙对泵腔内流动的影响》文中研究说明对选用的低比转速离心油泵进行2种不同计算域的数值模拟,证明包含叶轮口环及前后泵腔计算域的计算结果更准确,且泵腔中流体的旋转角速度约为叶轮旋转角速度的30%～50%.为了反应叶轮口环间隙大小对泵腔流体流动的影响,改变叶轮前口环间隙大小后重新进行数值模拟,结果表明其大小对泵腔内流体流动的压力及速度的分布均有较大影响,随着间隙值的增大,压力系数变小,泵腔内流体的速度随之增大.
王勇, 张景, 吴贤芳, 刘厚林[6]2017年在《基于CFD的船用离心泵口环磨损故障研究》文中研究说明为了研究发生口环磨损故障时船用泵的运行特性,以一台比转速为66.7的船用离心泵为研究对象,基于CFD研究了不同口环磨损情况下船用离心泵外特性、内部流场和叶轮表面径向力的变化规律.研究方案为前口环磨损(磨损量为f)、后口环磨损(磨损量为b)和前后口环同时磨损(磨损量为t)叁种.结果表明:采用的数值模拟方法可靠;当口环磨损故障发生时,泵的扬程和效率均有所下降,磨损量f,b和t均为0.9mm时,泵扬程分别下降4.84%,1.07%和7.24%,效率分别下降11.74,6.51和16.25个百分点;前口环磨损对于泵性能的影响要大于后口环磨损,并且该模型泵对口环磨损量的敏感范围在0.0~0.6mm之间;叁种方案的磨损量变化对泵内部静压影响顺序为t>f>b;口环磨损后,叶轮表面径向力减小,前后口环同时磨损时下降最大.研究结果可为船用离心泵故障监测及诊断提供依据.
高波, 王震, 杨丽, 杜文强, 李长军[7]2017年在《叶轮口环间隙对离心泵性能及流动特性的影响》文中研究指明为了研究不同叶轮口环间隙对离心泵性能及其流动特性的影响,以一台单级单吸离心泵为研究对象,开展叁维数值计算和试验.在传统口环间隙范围内选取2个不同的值(0.25 mm和0.50 mm)并选取一个大于常规范围的值(0.75 mm),通过对比各个间隙下离心泵的性能和前腔的流动特性,获得了前口环间隙对离心泵性能及流动特性的影响规律.结果表明:随着叶轮口环间隙的增大,离心泵扬程随之减小,效率也随之降低;口环间隙为0.50 mm时叶轮所受的径向力最大,其次是0.25 mm,0.75 mm时最小;随着口环间隙的增大,口环圆周截面的总压分布更加均匀,与前腔相接的部位总压下降,与叶轮进口相接的部位总压上升;受口环及叶轮前盖板所产生的离心力影响,前腔内流体的径向分速度随口环间隙的增大而增大,前腔轴截面的涡量也随之增大,流线的形状更加流畅规则.
高波, 王震, 杨丽, 杜文强, 吴春宝[8]2016年在《不同口环间隙离心泵性能及水力激励特性分析及试验》文中进行了进一步梳理为进一步研究改变口环间隙所产生的影响,该文通过改变口环间隙大小,采用数值计算与试验相结合的方法,研究了离心泵内叶轮所受径向力以及压力脉动的变化。分别采用0.25、0.5以及0.75 mm的口环间隙,进行数值计算和试验。通过对叶轮外表面的压力场求解和分析,得到不同口环间隙对叶轮所受径向力的影响,通过试验测得的各监测点的压力脉动数据进行分析。结果表明:模拟所得扬程与试验结果较为吻合。叶频所对应的压力脉动幅值在前腔进口处,口环间隙为0.5 mm的方案约为0.25 mm方案的3.1倍,在叶轮出口处约为1.3倍;口环一周的平均压力脉动在0.75 mm时最小,此时约为0.5 mm方案的0.81倍;叶轮进口及其上游的压力脉动以0.75 mm方案最小,约为其他2个方案的0.67倍,说明口环间隙为0.5 mm时离心泵前腔及进口处的压力脉动最大。叶轮所受径向力随着口环间隙的改变呈现非线性变化,小流量及设计工况时0.75 mm方案的径向力最小,设计工况时0.25 mm方案的径向力最小。通过研究不同口环间隙所诱导的压力脉动及径向力的变化,对离心泵的传统设计进行了一定的补充,并且对口环的设计提供了参考。
王震[9]2016年在《离心泵内部间隙流动及其激励特性》文中研究说明基于离心泵在各领域中的广泛运用,其运行的稳定性已受到越来越多的关注。流激振动是影响离心泵运行稳定性的主要因素之一,其中主要过流部件中流动产生的影响有诸多理论与试验支持,而间隙流动则鲜有研究。离心泵间隙内的流动特性不仅会使其性能发生改变,同时也会影响离心泵的压力脉动以及振动特性,使得泵的运行状态受到影响。对离心泵的间隙流动进行研究,不仅可以获得其内部流动特性以及诱导振动噪声的规律,也可为流激振动的机理研究提供参考。本文以一台低比转速离心泵为研究对象,分别采用0.25 mm、0.5 mm以及0.75 mm(与叶轮进口直径的百分比分别为0.3125%、0.625%以及0.9375%)的口环间隙,进行了定常与非定常的数值计算,以及性能、压力脉动、振动试验。通过对叶轮外表面的压力场求解和分析,得到叶轮所受的径向力,并结合试验测得的各监测点的压力脉动及振动数据,对离心泵间隙的流动特性及其激励特性进行初步的探索。论文主要工作及获得的主要结论如下：1)对有无口环间隙模型的方案以及不同口环间隙的方案的模型泵进行定常与非定常数值模拟,得到了不同方案的性能、径向力、流动特性以及压力脉动特性。由结果可知：有口环间隙模型方案的性能曲线略低；口环间隙的存在对叶轮内部的流动特性产生了显着的影响,使其更为复杂；有口环间隙模型方案除隔舌外的各个部位的压力脉动更高。随着流量的增加,叶轮所受径向力随着口环间隙的增大而呈现先减小后增大的趋势。小流量以及设计点工况时,隔舌区域中叶轮所受径向力大小与口环间隙大小无关；大流量工况时,叶轮所受径向力随口环间隙的增大而增大。在设计工况下,叶轮进口及其上游、前腔进口、叶轮出口的叶频处的压力脉动幅值随着口环间隙的增大呈现先增大后减小的趋势；设计工况下,前腔内流体的流动速度以及涡量随着口环间隙的增大而增大。2)采用微型动态压力传感器对泵进行了性能测试基础上的压力脉动试验,由结果可知：当流量增大时,随着口环间隙的增大,扬程呈现先减小后增大的趋势；轴功随着口环间隙的增大而略降。口环间隙对泵内的压力脉动特性所产生的影响,会随着工况的改变而发生明显的改变。存在一个最佳的口环间隙尺寸使得设计工况下叶频处的压力脉动幅值最小。叶频所对应的压力脉动幅值在前腔进口处以及叶轮出口处,随口环间隙的增大呈现先增大后减小的趋势；口环一周以及叶轮进口及其上游的平均压力脉动随着口环间隙的增大而减小。3)对泵不同口环间隙方案进行振动测量试验,得到基脚及泵体的振动信号,由结果可知：在0-20000 Hz频段内无论是偏工况或者设计工况,不同的口环间隙对试验泵基脚处的振动信号的影响几近相同。偏工况或者设计工况下在泵隔舌处,8倍叶频处随着口环间隙的增大,振动加速度呈现先减小后缓增的趋势；在蜗壳第1I断面处,随着口环间隙的增大,8倍叶频处的振动加速度呈现先减小后猛增的趋势；在蜗壳第Ⅳ断面处随着口环间隙的增大,8倍叶频处振动加速度呈现先缓增后猛降的区域。在0～1000Hz频段内,设计工况下蜗壳隔舌处的振动信号随着口环间隙的增大先减小后增大,且出现了明显的以叶频为周期的幅值现象。
潘中永, 陈士星, 张大庆, 涂琴, 李彦军[10]2012年在《叶轮口环间隙对离心泵性能影响的模拟和试验》文中进行了进一步梳理通过数值模拟和试验,研究了叶轮口环间隙对离心泵性能的影响。为准确计算离心泵的扬程和效率,设计了包含前后泵腔在内的全流场模型。基于RNG k-ε湍流模型,建立了3种口环方案,重点从湍动能、涡量和径向力角度,分析了口环间隙对离心泵全流场水力效率和机械效率的影响。结果表明:当口环间隙值减小时,离心泵的扬程和总效率均增大。究其原因有:叶轮内能量耗散降低;叶轮进口处二次流对主流的冲击作用减弱;离心泵的偏心涡动减弱;前腔泄漏量减少。通过对3种口环方案的综合比较,最终确定叶轮口环采用方案I,效率最高而且满足工程实际应用的需要。
参考文献：
[1]. 口环间隙对离心油泵性能影响的试验研究[D]. 费振桃. 兰州理工大学. 2004
[2]. 输送清水时口环间隙对离心油泵性能的影响[J]. 陈鱼, 费振桃, 蔡永雄, 杨任, 李文广. 流体机械. 2006
[3]. 基于CFD的离心泵口环间隙流动研究[D]. 赵伟国. 华中科技大学. 2006
[4]. 口环间隙变化对离心泵性能影响的数值模拟研究[D]. 赵爽. 兰州理工大学. 2012
[5]. 离心油泵口环间隙对泵腔内流动的影响[J]. 赵万勇, 赵爽, 王磊, 马鹏飞. 兰州理工大学学报. 2013
[6]. 基于CFD的船用离心泵口环磨损故障研究[J]. 王勇, 张景, 吴贤芳, 刘厚林. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017
[7]. 叶轮口环间隙对离心泵性能及流动特性的影响[J]. 高波, 王震, 杨丽, 杜文强, 李长军. 排灌机械工程学报. 2017
[8]. 不同口环间隙离心泵性能及水力激励特性分析及试验[J]. 高波, 王震, 杨丽, 杜文强, 吴春宝. 农业工程学报. 2016
[9]. 离心泵内部间隙流动及其激励特性[D]. 王震. 江苏大学. 2016
[10]. 叶轮口环间隙对离心泵性能影响的模拟和试验[J]. 潘中永, 陈士星, 张大庆, 涂琴, 李彦军. 流体机械. 2012