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新Omega涡识别法在液体火箭发动机涡轮氧泵中的应用 认领 引用 被引量：10
1
作者 杨宝锋 李斌 +1 位作者 陈晖 刘占一 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期2105-2112,共8页
离心泵中流动不稳定现象与流场中旋涡的形成及演化过程密切相关。为解决传统涡识别法在高速离心泵流场涡结构捕捉方面的缺陷,引入新Omega涡识别法,对液体火箭发动机涡轮氧泵流场中的涡结构进行了分析。确定了新Omega涡识别法在高速离心... 离心泵中流动不稳定现象与流场中旋涡的形成及演化过程密切相关。为解决传统涡识别法在高速离心泵流场涡结构捕捉方面的缺陷,引入新Omega涡识别法,对液体火箭发动机涡轮氧泵流场中的涡结构进行了分析。确定了新Omega涡识别法在高速离心泵流场涡结构捕捉方面的优势,利用该方法对涡轮氧泵中离心轮与扩压器之间的动静干涉机理进行了阐释。结果表明:对于高速离心泵,传统Q准则以及λ2准则涡识别法错误地将壁面强剪切层识别为旋涡,而新Omega涡识别方法能够有效滤除流场中非旋转涡量部分,较好地捕捉流场中涡结构,可作为高速离心泵流场涡结构识别的首选方法。通过离心轮与扩压器动静干涉区域旋涡演化过程分析可知,涡轮氧泵离心轮与扩压器之间的动静干涉效应主要源自于扩压器叶片压力面上的周期性涡脱落现象。 展开更多
关键词 涡轮泵 Omega涡识别 动静干涉 压力脉动 涡脱落
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基于Omega涡识别方法的诱导轮内非定常空化流动分析 认领 引用 被引量：4
2
作者 闫龙龙 高波 +2 位作者 张宁 倪丹 周文杰 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期654-659,共6页
为精确捕捉诱导轮中空化的行为特征并揭示其非定常流动机理,采用大涡模拟(LES)对一凝水泵诱导轮在设计工况、临界空化数下单独进行数值分析。基于Omega涡识别方法,对诱导轮内空化流动的流动结构及空化泡的关系进行研究。结果表明,Omega... 为精确捕捉诱导轮中空化的行为特征并揭示其非定常流动机理,采用大涡模拟(LES)对一凝水泵诱导轮在设计工况、临界空化数下单独进行数值分析。基于Omega涡识别方法,对诱导轮内空化流动的流动结构及空化泡的关系进行研究。结果表明,Omega涡识别技术可以很好反映流动结构(剪切流与旋转流)与空化泡的关系:设计流量、临界空化数下,诱导轮叶片入口附近空化泡主要集中在轮缘附近的回流区内,回流区内部流动主要以剪切流的形式存在;而在流道中的回流区内流动主要以旋转运动为主,且空化泡主要集中在回流区与主流的剪切层区。 展开更多
关键词 诱导轮 大涡模拟 Omega涡识别 空化不稳定
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基于Omega涡识别理论的自适应空化流动模型 认领 引用 被引量：4
3
作者 屈念冲 许开富 +2 位作者 项乐 林荣浩 党枭睿 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期73-85,共13页
液体火箭发动机涡轮泵内存在多种空化类型,其发生机理有所不同,现有数值计算方法通常采用同一套模型预测所有类型空化,导致预测精度不足。为提高复杂空化流动的计算精度,提出了自适应空化流动模型。基于先进的Omega涡识别理论和ZGB空化... 液体火箭发动机涡轮泵内存在多种空化类型,其发生机理有所不同,现有数值计算方法通常采用同一套模型预测所有类型空化,导致预测精度不足。为提高复杂空化流动的计算精度,提出了自适应空化流动模型。基于先进的Omega涡识别理论和ZGB空化模型建立了相变系数自适应调整方法,以涡轮泵内两种典型空化(附着空化和泄漏涡空化)为对象,利用翼型实验对模型进行了验证。首先对比了几种涡识别方法的差异,发现Omega方法对阈值不敏感且物理意义明确,适合作为相变系数的取值依据;分析了相变系数对附着空化和泄漏涡空化的影响规律及两种典型空化的形成机理。结果表明:自适应模型相比ZGB模型,对泄漏涡空化的预测精度在大间隙下提升了约181%,小间隙提升了约27%,对附着空化的预测更接近实验结果;附着空化是吸力面脱落涡形成的原因,间隙泄漏流场的涡带和剪切层空化是由间隙泄漏涡和分离涡共同作用形成的。 展开更多
关键词 空化模型 Omega涡识别 相变系数 附着空化 叶顶间隙泄漏涡空化
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液力透平小流量工况叶道涡识别与模态分析 认领 引用 被引量：3
4
作者 苗森春 凌泽居 +2 位作者 王鹏 刘乐琪 王晓晖 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2025年第8期61-69,共9页
为明确离心泵作液力透平在小流量工况下性能陡降机理,该研究采用Omega涡识别方法和动态模态分解方法(dynamic mode decomposition,DMD)方法对一离心泵作液力透平在小流量工况下叶轮内涡结构的演化规律及非定常流动特性进行了研究。研究... 为明确离心泵作液力透平在小流量工况下性能陡降机理,该研究采用Omega涡识别方法和动态模态分解方法(dynamic mode decomposition,DMD)方法对一离心泵作液力透平在小流量工况下叶轮内涡结构的演化规律及非定常流动特性进行了研究。研究结果表明:基于Omega涡识别方法可以较好地识别出小流量工况下液力透平叶轮内部的涡结构,小流量工况下液力透平叶轮内部流动复杂,主要为大尺度长条状涡流动,局部为小尺度管状涡流动,多尺度旋涡周期性融合、分离及碰撞,导致动能损失;DMD方法能够有效地识别小流量工况下叶轮内复杂流动的脉动频率,经分解能够得到流场前4阶主要模态及其相关频率信息,其主要模态分为动静干涉模态、基本模态和耗散模态,其中2阶模态频率为0,1阶模态频率为叶轮转动频率,3、4阶模态频率分别为2倍及3倍叶轮转动频率,主要模态能够清晰地反映小流量工况下叶轮内复杂流动特征。研究结果可为拓宽液力透平的高效区提供参考。 展开更多
关键词 液力透平 叶轮 模态 小流量工况 Omega涡识别方法 动态模态分解
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考虑热效应的液氧涡轮泵液封轮内流特性分析 认领 引用
5
作者 王凯 徐敬畏 +4 位作者 赵四维 庄宿国 许开富 陈晖 刘厚林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2025年第5期92-106,共15页
液体火箭发动机液氧涡轮泵在运行过程中时常发生空化现象,复杂的空化流动对液封轮的密封性能造成影响。因此,本文在考虑热力学效应空化模型的基础上,从内部流动的角度深入分析了液氧涡轮泵首级液封轮密封性能和低温空化特性。研究表明:... 液体火箭发动机液氧涡轮泵在运行过程中时常发生空化现象,复杂的空化流动对液封轮的密封性能造成影响。因此,本文在考虑热力学效应空化模型的基础上,从内部流动的角度深入分析了液氧涡轮泵首级液封轮密封性能和低温空化特性。研究表明:与工作介质为液氮的试验结果相比,监测点的温度及压力的最大计算偏差分别为2.17%和6.13%;空化过程中伴随的离心效应促使液封轮后腔内形成汽相,有效抑制了泄漏;在入口压力为2.0 MPa,2.5 MPa,3.0 MPa时,相对于液相条件下的泄漏工况,泄漏流量分别减少了37.12%,46.31%和44.32%;尽管空化有助于减少泄漏,但相较于理想的液相环境,整体的封压能力仍有所下降;泄漏不明显时,汽相会在压力侧形成强烈的诱导涡(IV),而液相则主导产生前向台阶涡(FFSV);泄漏严重时,空化主要集中在槽形结构内部,形成后相台阶涡(BFSV),同时在结构外侧间隙可见片状空化;液封轮内空化主要有槽内空化和外侧间隙的附着空化两种类型;当入口压力较低时,槽内外形成环形的汽液界面,有效阻止了泄漏的发生,然而当入口压力增大后,外侧间隙的环形界面消失,槽内空化被限制在吸力面侧,外侧间隙则形成了以液相为主的泄漏通道。 展开更多
关键词 液体火箭发动机 液封轮 液氧涡轮泵 密封性能 低温空化 Omega涡识别
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离心泵叶顶泄漏涡结构特性研究 认领 引用 被引量：13
6
作者 王李科 卢金玲 +3 位作者 廖伟丽 王维 冯建军 罗兴锜 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期738-748,共11页
叶顶间隙产生的泄漏涡会对半开式离心泵性能产生不利影响,为了探究不同流量工况下泄漏涡结构及其运动轨迹的变化规律,本文采用SST k-ω湍流模型对半开式离心泵进行全流道数值模拟,分析了泄漏涡的结构特征和泄漏流速度分布,改进了泄漏涡... 叶顶间隙产生的泄漏涡会对半开式离心泵性能产生不利影响,为了探究不同流量工况下泄漏涡结构及其运动轨迹的变化规律,本文采用SST k-ω湍流模型对半开式离心泵进行全流道数值模拟,分析了泄漏涡的结构特征和泄漏流速度分布,改进了泄漏涡运动轨迹预测模型。结果表明,数值模拟值得到的外特性与试验值吻合较好;叶顶泄漏流相对速度的弦向分量的最小值出现的位置与泄漏涡的初始位置重合,并且随着流量的减小向上游移动。叶片进口边负的弦向分量导致回流的形成,而法向分量的增大是导致小流量工况前缘溢流和大流量工况叶片尾缘二次泄漏流的根本原因。叶顶间隙内速度梯度较大的泄漏流会引发高熵产,并且与主流混掺形成泄漏涡,在泄漏涡周围同样引发高熵产,高熵产区面积随着流量的减小而增大。改进轨迹预测模型用叶顶间隙进口的平均速度代替了原先叶轮进口平均速度,扩展了预测范围,减小了预测结果的误差,说明改进模型能够很好地预测泄漏涡核的迁移轨迹。 展开更多
关键词 离心泵 泄漏涡 Omega涡识别准则 前缘溢流 熵产
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离心泵叶顶泄漏涡结构特性研究 认领 引用
7
作者 李帅 《设备管理与维修》 2023年第4期81-82,共2页
采取改进后的湍流模型,研究大流量工况、额定工况与小流量工况下离心泵全流道泄漏涡结构特性,分析泄漏流与泄漏涡的产生及分布。研究结果表明,改进后的模型在预测精度与预测范围方面全部优于原模型,可以精确预测泄漏涡的形成和轨迹。
关键词 离心泵 泄漏涡 Omega涡识别准则 前缘溢流 熵产
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核岛上充模型泵设计与流动熵产分析 认领 引用 被引量：2
8
作者 刘笑宇 王海民 +4 位作者 李天斌 金乐 陈广福 季志远 施永涛 《流体机械》 CSCD 北大核心 2025年第9期68-78,共11页
针对核岛化学和容积控制系统(RCV)上充泵不再承担高压安注任务及H-Q曲线陡峭化的设计要求,提出了一种高性能离心式上充泵水力模型设计方法。在单级初始模型泵(IMP)的基础上,增大叶轮出口直径和叶片出口角,减小出口宽度,并调整扩散器的... 针对核岛化学和容积控制系统(RCV)上充泵不再承担高压安注任务及H-Q曲线陡峭化的设计要求,提出了一种高性能离心式上充泵水力模型设计方法。在单级初始模型泵(IMP)的基础上,增大叶轮出口直径和叶片出口角,减小出口宽度,并调整扩散器的结构参数,构建了DMP1#和DMP2#两种设计模型泵。同时,对3种泵进行全流量及在最大运行工况下的空化流动进行了分析。结果表明,相较于IMP,DMP1#和DMP2#的最佳效率点均向小流量偏移,且H-Q曲线的陡峭程度都有所提高,在流量70,48,32m3/h的运行工况下,DMP1#和DMP2#的扬程分别提高了14,22,24m和20,31,33m;基于熵产理论及Omega涡识别准则分析了泵内流场,其中,湍流耗散与壁面效应是流动损失的主要原因,且在小流量工况下,熵产主要由叶轮叶片压力面尾缘涡强化和叶轮与扩散器动静干涉诱导的流动分离引起;在流量为70m3/h最大运行工况下,DMP 1#和DMP 2#的必需汽蚀余量(NPSHr)分别为4.3,4.2m,满足核电领域对NPSHr<7.8m的技术规范要求。研究可为上充泵的设计优化及流动分析提供理论依据。 展开更多
关键词 上充泵 结构设计 空化流动 熵产理论 Omega涡识别准则
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基于熵产理论的多级液力透平能量耗散机理分析 认领 引用 被引量：16
9
作者 王晓晖 蒋虎忠 +2 位作者 苗森春 白小榜 祁炳 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期162-172,共11页
液力透平作为一种液体余压能回收装置,在小水电建设和能量回收领域得到广泛应用,但其内部能量损失特性不清。以两级径流式液力透平为研究对象,基于熵产理论和Omega涡识别准则分析了各过流部件内能量耗散机理。结果表明:速度脉动和壁面... 液力透平作为一种液体余压能回收装置,在小水电建设和能量回收领域得到广泛应用,但其内部能量损失特性不清。以两级径流式液力透平为研究对象,基于熵产理论和Omega涡识别准则分析了各过流部件内能量耗散机理。结果表明:速度脉动和壁面效应是能量损失的主要来源,设计工况下二者总占比为98.03%。叶轮和导叶是透平内能量耗散的主要区域;小流量工况,叶轮损失占比较高;大流量工况下,导叶损失占比较高。叶轮内的能量损失源于叶片前缘分离涡、吸力面回流涡以及叶片尾缘涡等不稳定流动现象,而相对液流角与叶片进口安放角的不匹配是导致叶轮内产生不稳定流动的根本原因;在导叶和导叶Ⅱ-反导叶中,不同流量下导致其能量耗散的因素基本保持一致,叶片前缘失速涡和流动分离等劣态流动引起的动量交换是导致能量损失的主要原因。环形吸水室内流动的非对称性导致导叶Ⅰ各流道内熵产率分布不均匀,而导叶Ⅱ-反导叶通过正导叶的整流减小了冲击效应,各流道内熵产率分布均匀且高熵区较小。 展开更多
关键词 多级液力透平 熵产理论 Omega涡识别准则 能量耗散 熵产率
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