离心泵空化试验研究

离心泵空化现象的模拟试验研究夏远志;明廷锋;苏永生;曹玉良【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2015(032)011【摘要】针对离心泵空化状态识别难的问题,对离心泵空化前后进、出口的压力、振动和水声信号进行了研究.设计并搭建了双离心泵综合试验平台,构建了信号检测与采集系统,利用LabVIEW工具开发了状态监测系统.在保持离心泵流量恒定的前提下,通过调节进出口阀门开度,控制其扬程变化,完成了空化模拟试验.试验中,分别测取了机组3种工况下的流量、转速和进出口压力等数据,绘制了各工况的临界汽蚀余量判别曲线.并根据离心泵的结构特点与空化特性,对离心泵的压力、振动和水声信号进行了深入地分析比较,提取了其空化特征信息.研究结果表明,空化前后进、出口压力信号、振动信号以及水声信号可作为空化监测的特征量,且相对于水声,离心泵发生空化现象后,对进、出口压力和振动参数影响更明显.【总页数】5页(P1433-1437)【作者】夏远志;明廷锋;苏永生;曹玉良【作者单位】海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TH17;TH311【相关文献】1.空化诱发离心泵振动特性的试验研究 [J], 蒲道林2.离心泵的空化流数值模拟与空化余量预测 [J], 赖喜德;廖功磊;曾维国3.高速诱导轮离心泵内空化发展可视化实验与数值模拟 [J], 崔宝玲;陈杰;李晓俊;林哲;蔡海兵;韩安达4.缝隙引流叶轮离心泵空化试验研究 [J], 陈红勋;林育战;朱兵5.离心泵空化下的转速瞬变特性试验研究 [J], 骆寅;董健;韩岳江;袁建平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

离心泵内部空化特性的数值模拟与试验研究胡锦蘅;余波;刘彬;李文浩【摘要】以一台典型的清水式离心泵为研究对象，采用数值模拟和试验研究的方法，对3种不同流量工况下的离心泵内部空化特性进行了对比分析。

结果表明：数值模拟与试验结果存在一定差异，具体表现为小流量区比较吻合，大流量区差异较大；临界汽蚀余量时，离心泵空化已经很严重，通过数值模拟发现，初生空化发生在临界汽蚀余量之前很长一段时间。

因此后续应针对该泵展开初生空化研究。

%A water centrifugal pump is taken as the object of the research , with the methods of numerical simulation and experimental researchs , centrifugal pump cavitation performance of 3 flow conditions is compared and analyzed .The result shows:there are some differences between numerical simulation and experimental results , the differences of low flow area are less than the large flow area; When is the critical NPSH , centrifugal pump cavitation is highly serious , and the initial cavitation took place in a long time before the critical NPSH .Therefore , initial cavitation research should be expanded for the pump in the future .【期刊名称】《黑龙江大学工程学报》【年(卷),期】2016(007)001【总页数】5页(P87-91)【关键词】离心泵;数值模拟;空化特性;临界汽蚀余量【作者】胡锦蘅;余波;刘彬;李文浩【作者单位】西华大学能源与动力工程学院，成都 610039;西华大学能源与动力工程学院，成都 610039;西华大学能源与动力工程学院，成都 610039;西华大学能源与动力工程学院，成都 610039【正文语种】中文【中图分类】TH311空化现象是流体流动过程中局部压力低于饱和蒸汽压力以下时出现的空泡生成、长大、溃破现象，空化的发生会破坏离心泵内流动的连续性，导致泵的扬程下降，引起轴系振动、噪声，致使泵效率降低等特性变化，严重时会导致整个系统无法工作[1-2]。

不同障碍物结构对离心泵空化性能影响的研究不同障碍物结构对离心泵空化性能影响的研究引言离心泵是一种常用的流体输送设备，广泛应用于工业生产、城市供水等领域。

然而，在一些特殊情况下，离心泵容易发生空化现象，从而导致泵的性能下降甚至故障。

因此，研究不同障碍物结构对离心泵空化性能的影响，具有重要的实际意义。

1. 空化现象的原因空化是指在流体中出现气泡或蒸汽的现象。

空化现象的主要原因有以下几点：1.1 高速旋转下的负压区域产生低压，导致液体沸腾，从而形成气泡；1.2 流体中的气体含量过高，导致气体析出形成气泡；1.3 流体中的固体颗粒或气体微泡作为核心形成气泡。

2. 不同障碍物结构对离心泵空化性能的影响2.1 障碍物的形状不同形状的障碍物对离心泵的空化性能影响不同。

一般来说，球状障碍物比较容易引起空化现象，因为球状障碍物的表面积小，流体通过容易产生涡流，从而导致负压区域扩大。

相比之下，圆柱形状的障碍物对离心泵的空化性能影响较小，因为圆柱形状的障碍物表面积大，流体通过相对平稳。

2.2 障碍物的尺寸障碍物的尺寸是影响离心泵空化性能的重要因素之一。

一般来说，障碍物的尺寸越大，其对泵性能的影响越显著。

因为尺寸大的障碍物表面积较大，流体在其周围形成的涡流区域也较大，负压区域扩大，从而容易引发空化现象。

2.3 障碍物的分布方式障碍物的分布方式对离心泵空化性能的影响也是不可忽视的。

如果障碍物呈线状分布，流体通过时会形成较大的涡流区域，负压区域扩大，从而引起空化现象的概率增加。

相反，如果障碍物呈点状分布，流体通过时涡流区域相对较小，负压区域较小，因此空化现象的概率较低。

3. 空化性能改善策略3.1 加装隔离器隔离器可以减少流体中的气体含量，从而降低空化的概率。

隔离器可以通过拦截气泡或蒸汽的方式改善离心泵的空化性能。

3.2 改变障碍物的形状和尺寸通过改变障碍物的形状和尺寸，可以有效降低其对离心泵空化性能的影响。

采用较小尺寸和光滑表面的障碍物，可以减小涡流区域的大小，降低负压区域的扩张。

基于OpenFOAM的离心泵空化流动性能数值模拟基于OpenFOAM的离心泵空化流动性能数值模拟近年来，离心泵在各个领域中得到了广泛应用，尤其是在工业和农业领域中。

然而，离心泵的工作过程中往往伴随着空化现象的发生，这会对泵的性能和安全性造成很大影响。

因此，研究离心泵的空化流动性能对泵的设计和优化具有重要意义。

离心泵的空化现象通常发生在泵轮叶片处，由于叶片表面附近的压力降低导致液体的汽化。

因此，在研究离心泵的空化流动性能时，需要从流场分布、压力分布和空化程度等方面进行分析。

由于空化现象的特殊性质，采用数值模拟方法能够更加有效地研究泵的空化流动性能。

OpenFOAM作为一种开源的计算流体力学软件包，具有较强的求解能力和高度可扩展性，已经在离心泵空化流动的数值模拟中得到了广泛应用。

本文将利用OpenFOAM对离心泵的空化流动性能进行数值模拟，并分析模拟结果，为离心泵的设计和优化提供参考。

首先，需要创建离心泵的几何模型。

根据实际泵的几何参数，利用3D建模软件创建离心泵的三维几何模型，并导入OpenFOAM中进行后续的模拟计算。

模型的建立需要考虑到泵的各个部件的几何形状和相对位置，以及流体的性质等因素。

其次，需要设定流体的边界条件和物理参数。

在模拟过程中，需要设定流体的入口边界条件和出口边界条件，以及其他与流体相关的物理参数，如密度、粘度和压力等。

这些参数的设定直接影响到模拟结果的准确性和可靠性。

然后，进行网格划分和离散化。

将离心泵的几何模型进行网格划分，生成适合进行数值计算的网格。

合适的网格划分可以提高计算精度和运算速度，也是模拟结果准确性的重要因素。

离散化步骤将流场方程离散化为代数方程，以便进行数值求解。

接下来，进行模拟计算。

利用OpenFOAM的求解器对离心泵的空化流动进行数值模拟计算。

模拟过程中，需要设定模拟的时间步长和收敛准则，确保模拟计算的准确性和稳定性。

同时，还需要选择合适的物理模型和数值方法，以得到准确的模拟结果。

叶片前缘仿生结节对离心泵空化控制的研究叶片前缘仿生结节对离心泵空化控制的研究引言：离心泵空化问题一直以来都是工程中一个重要的难题。

空化会导致泵的效率下降、噪声增加、振动加剧等问题，严重影响设备的正常工作和寿命。

近年来，仿生学的发展为解决空化问题提供了新思路。

叶片前缘仿生结节作为一种仿生措施，已经在离心泵的空化控制中取得了一定的效果。

本文旨在对叶片前缘仿生结节对离心泵空化控制的研究进行深入探讨，以期为工程实践提供参考和借鉴。

一、空化现象及其对离心泵的影响空化是由于压力降低而造成的流体中的气液混合现象。

在离心泵中，由于叶片受力和流体流动的特性，容易产生压力降低，从而引发空化现象。

空化严重时，会出现空化腔、气穴、气泡等现象，导致泵的效率下降，噪声增加，振动加剧等问题。

二、仿生学在空化控制中的应用仿生学是研究生物结构、生命周期和机制，并将其应用于工程设计和优化的学科。

通过仿生学的方法，可以将生物的优秀特性应用于工程中，以解决现有问题。

叶片前缘仿生结节就是仿生学在离心泵空化控制中的一种应用。

三、叶片前缘仿生结节的设计原理叶片前缘仿生结节是通过仿生学方法设计出来的一种增强泵叶片抗空化能力的结构。

仿生结节的设计原理主要包括以下几点：1. 模拟生物表面特性：仿生结节的形状和表面特性模拟了某些生物表面的微观几何结构，如鲨鱼皮肤的小齿状结构，能够减小阻力和压力降低。

2. 影响流动状态：仿生结节通过改变流体流动的方式和路径，使得流体在叶片前缘的流动更加平稳，减少压力降低和空化的发生。

3. 提高抗气穴能力：仿生结节的设计可以增加叶片前缘的抗气穴能力，减少气泡在叶片前缘聚集的可能性。

通过以上设计原理，叶片前缘仿生结节能够有效地提高离心泵的抗空化能力，降低空化现象的发生。

四、仿生结节对离心泵空化控制的实验研究为了验证叶片前缘仿生结节对离心泵空化控制的效果，进行了一系列的实验研究。

实验采取了对比试验组和仿生结节组的方法进行，通过测量空化程度、效率和振动等参数来评估仿生结节的性能。

高速离心泵空化特性研究罗旭; 宋文武; 万伦; 虞佳颖; 陈建旭【期刊名称】《《水力发电》》【年(卷),期】2019(045)011【总页数】6页(P74-78,94)【关键词】高速离心泵; 空化; 体积分数; 压力脉动【作者】罗旭; 宋文武; 万伦; 虞佳颖; 陈建旭【作者单位】国电大渡河检修安装有限公司四川乐山614900; 西华大学能源与动力工程学院四川成都610039【正文语种】中文【中图分类】TH3110 前言高速离心泵具有流量小，扬程高，转速快，结构紧密等特点，被广泛应用在航空航天、石油化工等领域[1]。

随着高速离心泵课题的研究，对其稳定性的要求也越来越高，而空化现象对高速离心泵的运行稳定有很大影响，空化问题一直是离心泵探讨的热点也是需要待解决的难点。

由于高速离心泵转速的提高，对内流场的变化更为敏感。

空化的产生不仅会导致其水力性能下降，同时也会改变内部流动特性，产生振动和噪音，还会造成叶轮材料的破坏，影响叶轮的使用寿命。

故研究空化过程中的发展机理，空泡主要发生位置及对水力效率的影响对提高稳定性具有重要参考意义。

目前，国内外采用试验和数值模拟方法对空化做出了诸多论述。

吴登昊等[2]对低比转速离心泵叶轮瞬态空化特性进行了研究，表明不同工况下产生的空泡特性不同，且对径向力有较大影响。

崔宝玲等[3]采用高速摄影技术对离心泵内诱导轮与叶轮流道内空化流动进行可视化研究，得出不同阶段的对应的汽蚀余量的具体变化范围。

罗亮等[4]基于zwart模型对化工离心泵空化在设计工况下叶轮空泡和总压分布规律进行数值模拟。

贺国等[5]对离心泵隔舌位置处的空化压力脉动进行分析，表明随着空化程度的增加，高频部分的谱峰增多，频率成分增加。

宗伟伟等[6]对带分流式的高速离心泵的压力脉动进行了试验研究。

胡帅等[7]主要研究了微型高速离心泵在小流量下的空泡流动变化。

但大多研究集中在常规转速下进行的，把空化当做一个静态的角度在处理，没兼顾到空化的变化是动态的，是一个不断积累的过程。

诱导轮对离心泵空化性能影响的研究的开题报告题目：诱导轮对离心泵空化性能影响的研究一、研究背景和意义离心泵作为常见的流体输送设备，在工业生产、民用生活等领域得到广泛应用。

离心泵的工作性能与空化现象密切相关，因此研究离心泵的空化性能对于提升其工作效率和可靠性具有重要意义。

目前已有很多研究关于离心泵空化性能的影响因素，诱导轮是其中一个重要因素。

诱导轮通过引导前池流动，改变其流向和切向动量，进而影响离心泵的空化性能。

但是，已有研究成果存在不足，如：研究的泵型和诱导轮的结构不够丰富、研究方法不够全面、研究结论缺乏定量分析等。

因此，开展对离心泵诱导轮对其空化性能影响的研究，能够对于优化离心泵的设计和使用提供科学依据，具有重要的现实意义和应用前景。

二、研究内容和方法1. 研究内容本研究将以某型号的离心泵为研究对象，以不同结构的诱导轮为研究变量，通过实验研究诱导轮对离心泵空化性能的影响。

具体研究内容如下：(1) 对离心泵进行基本参数测试，包括流量、扬程、效率等；(2) 制作不同结构的诱导轮，设计三种不同的诱导轮结构；(3) 进行离心泵与不同诱导轮的组合实验，记录离心泵的运行参数和泵腔内的气液两相状态；(4) 分析不同结构诱导轮对离心泵空化性能的影响机理、定量评估不同结构诱导轮的改善效果。

2. 研究方法本研究将采用实验研究和数值模拟相结合的方法，具体研究方法如下：(1) 采用旋转式阻抗测试仪对离心泵进行基本参数测试，获得离心泵工作点；(2) 采用三维数值模拟软件（如Fluent等）建立离心泵模型，并通过改变诱导轮结构进行模拟分析；(3) 将模拟结果与实验数据进行对比，并对不同结构诱导轮的改善效果定量评估。

三、预期成果本研究将得到离心泵与不同结构诱导轮组合后的空化现象及其影响机理，为离心泵的设计和使用提供科学依据，彰显离心泵的优越性和应用前景。

同时，研究结果将有望得到广泛的应用和推广，促进离心泵在各个领域的发展和应用。

基于计算流体动力学的离心泵空化性能研究本文旨在探究基于计算流体动力学(CFD)离心泵空化性能。

随着先进的理论研究和实验研究，研究人员正在研究离心泵的空化性能。

此外，计算流体动力学有助于更准确地预测和调整离心泵的性能。

首先，基于计算流体动力学的离心泵空化性能研究的目的是评估离心泵的空化率。

空化率是用来衡量离心泵的运行效果的重要参考指标之一。

因此，可以采用多种方式来研究离心泵的空化率，包括实验研究和计算流体动力学仿真。

其次，基于CFD的离心泵空化性能研究涉及多个复杂的问题，其中包括流动特性、换热性能、涡流分布和涡流控制等因素。

在模拟实验中，可以在允许的范围内调节离心泵的空化率。

研究人员可以使用CFD工具开展空化数值模拟，以便更准确地预测离心泵的性能。

此外，在进行CFD模拟时，需要考虑涡流的影响，以确保更准确的结果。

此外，使用CFD进行模拟时，应进行网格优化，以确保更准确的结果。

最后，研究人员可以分析CFD仿真结果，以获得最佳性能参数。

综上所述，基于计算流体动力学的离心泵空化性能研究有助于更好地理解离心泵的运行机理。

而且，研究人员可以使用CFD模拟来更准确地预测和调整离心泵的性能，提高离心泵的效率和可靠性。

未来，离心泵的空化性能研究将继续受到重视，以保证离心泵的高效运行。

总之，基于计算流体动力学的离心泵空化性能研究旨在更好地理解离心泵的运行机制，采用多种方式来评估离心泵的空化率，并且使
用CFD工具来更准确地预测和调整离心泵的性能。

这项工作对于提高离心泵的工作效率和可靠性具有重要意义。