张帆 作品数:20 被引量:49 H指数:5 供职机构: 江苏大学 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 江苏省自然科学基金 中国博士后科学基金 更多>> 相关领域: 机械工程 农业科学 水利工程 电气工程 更多>>
内回流槽结构对罗茨泵内部流动特性的影响 2024年 针对罗茨泵工作时排气口气体压力高、基元容积内压力低以及气体回流引起出口气流脉动大等问题,应用Pumplinx对MB7300型罗茨泵进行全流场数值计算,通过Tecplot软件并采用Q准则对罗茨泵内流场涡结构进行定性分析,研究内回流槽厚度和角度2个关键参数对罗茨泵内部流动的影响规律,尤其对出口压力脉动和流量脉动的影响.研究结果表明:内回流槽结构对进口侧流态改善效果不明显,但可以很好地降低排气压力脉动、流量脉动以及排气段涡流,内回流槽厚度越大,角度越大,效果越明显;内回流槽厚度、角度增大过大时,转子与机壳之间间隙增大,泄漏量增多,排气量降低幅度大幅升高;内回流槽厚度和角度存在较为优选的组合,在有效降低压力和流量脉动的同时,可最大限度降低流量的损失,综合考虑流量和出口脉动性能时,内回流槽角度约为45°,厚度约为7.5 mm时组合效果较好;如果使出口流量不出现负值,内置回流槽的尺寸应选择角度45°~60°,厚度7.5~10.0 mm.研究结果可为罗茨泵气流脉动和壳体结构优化设计提供一定依据. 邢文帅 张帆 赵菲菲 宋佳龙 张金凤 朱秀梅 唐兴鹏关键词:罗茨泵 气流脉动 压力脉动 涡流 圆形电连接器跌落冲击分析及改进设计 被引量:2 2018年 电连接器工况越来越严苛,性能要求更高,在运输或使用过程中要考虑连接器或其附件的跌落失效形式和规律。以圆形连接器YDA-4Z为研究对象,基于结构动力分析程序,对连接器跌落撞击地面的整个过程进行了模拟分析,获得了不同跌落高度、角度对圆形电连接器动态响应的影响规律。结果表明,冲击强度随着跌落高度的增加而增大,且正向跌落对连接器的横向冲击影响最大。根据分析结果提出了在插针内侧轴肩根部倒圆角和更换绝缘体材料为硅胶的方法,使得圆形连接器的抗跌落性能得到了提升。 张帆 王匀 赵燕 许桢英 陈哲 温德鹏关键词:电连接器 优化设计 中小型雨污水泵及泵站装置系统关键技术研制 付强 王秀礼 朱荣生 袁寿其 陈娟 欧鸣雄 卢永刚 张帆 钱建匀 该项目是国家自然基金委、科技部的重点支持项目,属于环保设备科学技术领域。重要性和意义:随着中国工业化水平的提高,对中小型雨污水泵及泵站内部流动特性进行深入研究,建立适用于中小型污水泵及泵站的优化设计方法,提高中小型雨污水...关键词:关键词:污水处理装置 带分流叶片水泵水轮机转子强度及模态分析 被引量:7 2021年 以带分流叶片的水泵水轮机为研究对象,基于CFD与FSI方法分析其泵工况下转子的振动特性,对3种开度即小开度9.8°、最优开度17.5°和大开度24.8°下的流场进行数值模拟,将额定工况下的流场结果导入转子结构实现单向流固耦合,对带预应力的转子模型进行形变与等效应力分析.此外,还计算了转轮的干湿模态,对比分析了不同条件下转轮的振动特性.结果表明:不同开度对应的预应力下转轮形变与等效应力分布规律相似,转轮形变主要发生在上冠低压侧.按节径数ND在转轮圆周方向划分振动扇区描述振型规律时发现,各扇区内转轮上冠、下环低压侧的振幅较大.湿模态下水介质对转轮振型影响不大,但会明显降低转轮的振幅.预应力对转轮固有频率影响较小,可忽略不计,但在湿模态下,转轮固有频率会显著下降,这表明分析结构振动特性时应充分考虑水介质作用. 张金凤 宋海勤 张帆 蔡海坤 赖良庆 洪秋虹关键词:水泵水轮机 预应力 转子 模态 振动 不同亚格子模型在水翼云空化数值计算中的适用性分析 被引量:2 2022年 为了研究不同亚格子模型在计算绕二维Clark-Y水翼非定常空化流动中的适用性,基于均相流假设及Zwart空化模型,并分别利用Wall-Adapting Local Eddy-Viscosity(WALE),Smagorinsky-Lilly,Algebraic Wall-Modeled LES Model(WMLES)及Dynamic Kinetic Energy Sub-grid Scale Model(KET)4种不同亚格子模型对控制方程组进行封闭.得到了云空化时不同亚格子模型预测的翼型升阻力系数、不同位置处流场时均速度分布、空泡形态周期性变化等非定常流动特征,并与相应试验数据进行对比.研究表明:与其他亚格子模型的预测结果相比,WALE模型模拟得到的平均升力系数与试验测量值最吻合,二者相对误差仅在1%以内,且其预测的瞬时升力系数与相应试验值也呈现较为一致的震荡规律;WALE模型能更准确地捕捉云空化阶段空泡非定常演变特征,包括翼型前缘附着型空穴增长,以及在回射流作用下片状空泡的断裂和云空泡脱落行为.基于WALE模型的计算结果,采用Q准则表达了水翼空化尾迹的旋涡结构,发现空泡的脱落及云状空泡的形成诱发了旋涡产生. 洪锋 薛环铖 张帆 张帆关键词:水翼 亚格子模型 数值模拟 基于熵产的侧流道泵流动损失特性研究 被引量:17 2018年 侧流道泵是一种介于容积式泵和离心泵之间的径向式叶片泵。泵内流体以螺旋轨迹方式在叶轮和侧流道中反复运动,整个运动是一种典型的全三维、高湍流强度、空间非对称的湍流流动,因此不可避免地产生较大的流动损失。利用热力学第二定律,基于熵产的流动损失分析方法对一种单级侧流道泵模型湍流流动损失进行研究,主要通过理论和数值计算求解湍流流动过程中增加的熵产,定性分析侧流道泵流动损失出现的位置及分布特点。结果表明,侧流道泵内部流动损失主要与湍流流动增加的熵产有关,而热量交换产生的熵产相对较小,在侧流道泵的损失研究中可以忽略;叶轮流道和侧流道内的湍动耗散率均远远大于直接耗散率;叶轮流道内的损失主要出现在叶轮内缘至0.4r处,在侧流道内,流动损失主要出现在流道进口、流道中间靠近内缘部分以及出口附近。 张帆 袁寿其 魏雪园 陈轲关键词:熵产 某大型浮船泵站设计及优化 2023年 某浮船泵站具有水泵流量大、扬程高,配备的水泵和电机尺寸大,泵船尺寸大,摇臂接头压力高,船体浮船型深大等技术特点。介绍该浮船泵站的设计,主要包括泵站的布置,水泵台数和主要参数,浮船参数等,首次提出了摇臂接头装置制造难度系数的公式。通过对本项目技术特点的分析,给出了下阶段的优化思路和研究方向,同时对优化的关键即高效抗汽蚀性能好的水泵的研发,理论计算、模型开发方法等进行探讨。 张辉 张帆 杨永信 徐瑞红 徐顶娥 贺朋朋 周礼斌气液混输下侧流道泵内压力脉动特性研究 被引量:6 2021年 侧流道泵是一种新型超低比转速泵,因其具有小流量、高扬程、可自吸和气液混输等优点,近年来广泛应用于化工、汽车、医药工业和油气开采等领域。由于侧流道泵内部流动复杂、湍流强度极大,势必会产生较强的压力脉动,造成侧流道泵性能降低和运行不稳定,这种影响在气液混输时更为严重。基于MUSIG模型,对不同含气率下侧流道泵内部流动进行数值计算,并对气液混输工况下侧流道泵压力脉动特性进行研究分析。结果表明:MUSIG模型可适用于侧流道泵气液混输数值计算;少量通气有助于改善侧流道泵内绝大部分区域流态,但会导致轴向间隙处出现严重的压力脉动,这也是侧流道泵气液混输时运行不稳定的主要因素;低进口含气率(IGVF)下,压力脉动主频与含气量无关,始终等于轴频的整数倍;叶轮内压力脉动幅值始终大于侧流道的压力脉动幅值。该研究为气液混输工况下侧流道泵的优化设计提供基础依据,具有重要的工程应用价值。 陈轲 张帆 洪锋 曹璞钰 袁寿其 洪秋虹关键词:气液混输 压力脉动 单级与多级侧流道泵内部流动特性 2023年 为了研究前置离心叶轮对侧流道泵性能以及内部流动特性的影响,基于SST-SAS湍流模型,对不同工况下单级以及多级侧流道泵内部流动进行三维非定常数值模拟,研究了单级与多级侧流道泵扬程、侧流道泵叶轮进出口压力、侧流道间的质量交换以及旋涡结构分布特性.结果表明:添加前置离心叶轮后的多级侧流道泵扬程整体有所提升,侧流道叶轮的进口压力提升了20%,叶轮与侧流道之间的质量流量也提升了约20%,多级侧流道泵叶轮内涡团分布与单级泵分布规律基本相同,添加前置离心叶轮对侧流道泵内部流动影响较小.研究结果为后续多级侧流道泵的空化研究以及结构优化提供了参考. 王金也 张帆 张金凤 陈轲 洪秋虹关键词:非定常流动 旋涡 流固耦合作用下斜流泵转子动力学特性研究 被引量:3 2022年 为了研究斜流泵转子系统的动力学特性,以某型号的斜流泵作为研究对象,采用计算流体力学软件CFX 2021R1和有限元分析软件ANSYS Workbench 2021R1平台,对斜流泵转子系统的干湿模态固有频率和振型、临界转速以及基于流固耦合的瞬态动力学进行了求解,研究了叶轮叶片不同位置的变形与应力分布,对比分析了不同流量工况对叶轮叶片变形与应力分布的影响。结果表明:湿模态下转子固有频率会下降,同时随着阶数的增加,固有频率下降程度逐渐明显,第3阶模态时下降程度最小,下降率Δf为9.82%,第6阶模态时下降程度最大,下降率Δf为44.31%。计算所得第2阶模态的临界转速为7369 r/min,远大于转子工作转速,说明转子系统在工作转速下运行时不会发生共振,符合转子动力学的设计要求,能够稳定运转。叶轮叶片背面与工作面总变形量的变化趋势和变形量基本一致,叶片工作面出口叶顶位置变形量最大,幅值达到2.6755 mm,各个位置处工作面变形量都大于背面,最大变形量差值为0.0358 mm,叶顶处变形量都大于叶根处,最大差值为1.0177 mm;叶片工作面进口叶顶处与背面处应力变化趋势和应力幅值大致相似,叶片工作面进口叶顶处与出口叶根处应力幅值都大于相应背面处,而在叶片背面出口叶根处应力幅值大于工作面处。叶片出口处测点应力幅值明显大于进口处测点,叶片背面出口叶根处等效应力最大,最大幅值约6 MPa。不同流量工况下叶片变形量的变化趋势相似,随着流量增大,叶轮叶片各位置处变形量逐渐减小。0.6Q时叶片变形量随时间变化波动最大,最大变形量为3.0672 mm,出现在叶片出口叶顶位置;在叶片叶顶处,随流量增大,应力波动逐渐减小,叶片叶根处,Q时应力幅值波动最大,进口与出口应力波动最小处分别出现在0.6Q与0.8Q流量工况,各位置最大等效应力为12.456 MPa,叶根处每一个应力� 许正萱 张帆 陈轲 祝路峰 张金凤 宋梦斌关键词:斜流泵 流固耦合 模态分析 临界转速