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离心泵作透平启动过程的瞬态内流特性研究离心泵作透平启动过程的瞬态内流特性研究摘要：离心泵作为一种常见的流体输送装置，广泛应用于各个领域，如工业、农业和民用等。
然而，在一些特殊情况下，离心泵需要与透平设备共同工作，以实现更高效的能源利用。
本文旨在研究离心泵作为透平启动过程中瞬态内流特性，并分析其对能量转换和系统稳定性的影响。
1. 引言离心泵和透平设备是常见的流体输送与能量转换装置，它们在许多领域都有着重要的应用。
离心泵通过离心力将流体加速到高速并推动流体在管道中流动，透平则利用流体的压力和动能产生机械能。
将离心泵与透平设备结合使用，可以实现流体能量的高效转换和能源的回收利用。
2. 离心泵作透平启动过程的瞬态内流特性2.1 离心泵与透平的工作原理离心泵的工作原理是利用叶轮的旋转运动，使流体的动能增加，从而推动流体在管道中流动。
透平的工作原理是将流体的压力和动能转化为机械能，透平的旋转运动与离心泵相反。
2.2 瞬态内流特性的定义与影响因素瞬态内流特性是指离心泵在启动过程中流体流动状态的变化特性。
其主要影响因素包括启动时间、管道长度、启动流量和流体性质等。
在启动瞬间，离心泵与透平之间会发生流体流动的变化，对系统能量转换和稳定性产生影响。
3. 实验方法与结果分析通过在实验室中搭建离心泵与透平的启动测试系统，对瞬态内流特性进行研究。
实验结果显示，在启动瞬间，离心泵的流量和速度呈现非线性变化，流体也会产生较大的振荡。
同时，启动时间的长短、管道长度的不同以及启动流量的大小都会对瞬态内流特性产生明显影响。
4. 数值模拟与仿真为了更好地理解离心泵作透平启动过程的瞬态内流特性，采用数值模拟与仿真的方法进行研究。
通过对系统的流体流动进行数值计算，可以得到离心泵的流量、速度和压力等关键参数的变化规律。
仿真结果显示，在启动瞬间，离心泵的流量和速度的变化呈现出更加明显的非线性特性。
此外，流体振荡现象也得到了验证。
5. 结论离心泵作为透平启动过程中的重要组成部分，其瞬态内流特性对能力转换和系统稳定性具有重要影响。
———————————————收稿日期：2021-06-17基金项目：国家自然科学基金（51375186）；湖北省教育厅重点科研项目（D2*******）作者简介：汤雄（1995－），男，湖北孝感人，硕士研究生，主要研究方向为流体机械及机械工程，E-mail ：；万攀 （1990－），男，湖北孝感人，硕士，工程师，主要研究方向为机械设计与仿真分析。
*通讯作者：王彦伟（1975－），男，河南开封人，博士，教授，主要研究方向为CAD/CAE 、机械优化设计，E-mail ：。
离心泵启动过程中蜗壳的瞬态特性分析汤雄1，王彦伟*,1，万攀2（1.武汉工程大学 机电工程学院，湖北 武汉 430073； 2.中国船舶集团有限公司 第七二二研究所，湖北 武汉 430205）摘要：为了分析高速离心泵启动过程中蜗壳的瞬态特性，首先通过Flowmaster 软件进行启动过程仿真，得出外特性曲线，然后使用CFX 对启动过程中的蜗壳进行全流场分析，得出蜗壳内部瞬态速度场分布规律以及轴向力和径向力瞬态变化曲线，同时布置8个监测点对蜗壳的压力脉动进行分析，再通过单向流固耦合对蜗壳的结构进行瞬态特性分析。
分析研究结果表明，在离心泵的启动过程中，蜗壳内速度场呈现先紊乱后稳定均匀分布变化，径向力和压力在0.19 s 内表现出快速增加，随后较为快速减小直至0.53 s ，0.53 s 后出现小幅度增加，并在0.91 s 逐渐趋向稳定状态。
蜗壳结构的振幅在0.19 s 达到最大值16.255 μm ，0.91 s 后在13 μm 上下小幅度波动且趋向稳定状态。
关键词：离心泵；蜗壳；启动过程；瞬态分析 中图分类号：TH311 文献标志码：Adoi ：10.3969/j.issn.1006-0316.2022.02.001文章编号：1006-0316 (2022) 02-0001-07Analysis of Transient Characteristics of Volute in Centrifugal Pump Start-Up ProcessTANG Xiong 1，WANG Yanwei 1，WAN Pan 2( 1.School of Mechanical and Electrical Engineering, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430073, China; 2.No.722 Research Institute, CSSC, Wuhan 430205, China )Abstract ：In order to analyze the transient characteristics of the volute in the start-up process of the high-speed centrifugal pump, the start-up process was simulated by the Flowmaster software to obtain the external characteristic curve. Then, CFX was used to analyze the volute in the start-up process to obtain the distribution law of the transient velocity field inside the volute and the transient change curve of axial and radial force. At the same time, eight monitoring points were arranged to analyze the pressure pulsation of the volute, and then the transient characteristics of the volute structure were analyzed through unidirectional fluid-solid coupling. The results show that during the start-up process of centrifugal pump, the velocity field in the volute changes from a disordered state to a stable uniform distribution. The radial force and pressure increase rapidly in 0.19 s, and decrease at a relatively high speed until 0.53 s, and then increase slightly and gradually trend to a stable state in 0.91 s. The amplitude of the volute reaches a maximum value of 16.255 μm at 0.19 s, and fluctuates slightly around 13 μm after 0.91 s and tends to be stable.Key words ：centrifugal pump ；volute ；start-up process ；transient analysisAll Rights Reserved.离心泵是一种把原动机的机械能转换为抽送液体的能量、具有高效转换且运输能力较好的机械，其内部液体流动是靠离心力的作用，性能良好、结构稳定并紧凑。
离心式水泵工作原理初中物理离心式水泵，这个名字一听就有点高大上，对吧？别急，听我慢慢给你讲，保准让你明白得跟喝水一样简单。
其实呢，离心式水泵就是一种通过转动让水流动的工具。
你想象一下，如果你手里拿着一个大风扇，风扇转起来，空气就会被吹出去。
离心式水泵差不多也是这个原理，只不过它是“吹水”而不是“吹风”罢了。
水泵里的叶轮像风扇的扇叶一样，在不停地旋转，然后就把水推出来了。
听起来是不是挺神奇的？离心式水泵究竟是怎么工作的呢？你先想象一下它是个大铁锅，锅里放着水。
这个“锅”其实就是水泵的泵体，而那个“锅盖”上有一圈特别厉害的叶轮。
叶轮一转，水就被它吸进去了。
你知道，水从中心开始，一直被推向泵体的四周，速度越来越快。
嘿，这时候水的动能也变得很大，往四周的压力也就越来越大，水被迫冲出来，像火箭一样“嗖”的一声，飞出去。
可能有人要问了，水泵的叶轮转得那么快，是不是很费劲？你别看它转得飞快，实际上，水泵的原理巧得很呢！因为水泵的叶轮上有很多个“叶片”，这些叶片不仅仅是转的那么简单，它们在转动时会把水带着一起旋转。
就像你拿着一个空桶，往桶里倒水，然后快速旋转，你会发现水开始绕着桶边旋转，不是随便乱溅的，而是水被“甩”到桶的四周去了。
没错，离心式水泵的叶轮就是这么“聪明”，它通过转动把水从泵中心“甩”到外边，水流的速度越来越快，压力也越来越大。
再说了，离心式水泵这么好用，它的工作效率也很高。
只要叶轮转得快，水就能快速被推出来，这种方式能够轻松地输送大流量的水。
这个水泵特别适合用在没有那么大压力要求的场合，比如我们日常生活中常见的自来水系统，农田灌溉，还有一些工业用水的输送。
你看，水泵这个家伙，真的是“心灵手巧”，能做的事可多了，简直是咱们生活中不可或缺的小帮手。
不过，话说回来，离心式水泵的工作原理也不完全是无懈可击的。
它最怕的就是水泵空转，意思就是说，水泵转起来没东西往里进，结果浪费了能量，反而不出水。
这就像是你自己转得飞快，但还是原地踏步，什么都没做出来。
离心泵内小间隙环流瞬态流体力计算随着地球温度的上升，气候变化到达一个新的高度，能源资源的短缺也变得日益严重，因此，有效地利用能源资源成为一项重要任务。
离心泵是一种应用广泛的高效能源转换工具，它被广泛应用于液体驱动场景和化学反应，并可以将机械能转换为压力能，以提供流体的运动和拖动。
然而，它也受到了内部的紊乱流和损失的影响，这些损失使得离心泵设备的性能受到影响，进而影响了环境系统的运行状态。
离心泵内部的紊乱流通常可以归结为两种主要的环流类型：叶轮表面环流和腔室内的小间隙环流。
叶轮表面环流是由叶轮表面产生的环流，叶轮表面上的流动可能会因为叶片表面特征及其表面特性而发生变化，从而影响流体流动及其特性。
而腔室内的小间隙环流则受到离心泵内部结构及材料特性的影响，这通常会限制流体流动，进而影响离心泵的性能和效率。
为了更好地分析叶轮表面环流和腔室内的小间隙环流，有必要对离心泵内部的流动进行详细的实验研究和数值模拟。
实验研究可以用来分析瞬态流体力场，而数值模拟则可以对流体运动及其流动特性进行全面的分析。
因此，结合实验与模拟，我们可以更好地理解离心泵内部的流动特性和损失机制。
为了更好地分析离心泵内小间隙环流，首先需要对其内部的计算结构进行详细的分析，然后建立带有小间隙的流体力学模型。
此外，为了更加准确地计算出瞬态流体力，还需要建立相关的瞬态解析方程，并利用有限体积法或者有限元法进行计算和求解。
当离心泵内小间隙环流瞬态流体力场被成功计算出来后，我们就可以分析环流特性，从而改善离心泵内部的设计，以优化其性能和效率。
例如，我们可以通过调整叶轮尺寸，降低叶片间隙，减小气泡尺寸，以及优化腔室形状，来调节紊乱流的特性，并降低离心泵内部的损失。
有效利用能源资源，促进可持续发展已成为当下的主流，离心泵的发展也得到了越来越多的关注。
对叶轮表面环流和腔室内小间隙环流的瞬态流体力场的准确计算，可以有效地提高离心泵的效率和性能，有效地减少能源的损失，进而促进可持续发展。
