熊猫水泵获悉,我国水泵设计制造技术已经取得很大进步,有些设计已经接近国际领先水平,但是在水泵设计制造的很多方面还是存在一些差距的,比如设计理念、机械用材、设计制造的新技术等方面,所以我国在水泵研究设计过程中,首先应该调整心态,确立正确的理念,然后才是对用材和技术方面的深入研究开发。
1.对叶轮的改造
叶轮是水泵的心脏,决定了泵的扬程和效率,在工况和设计差异不大的情况下,泵体对水泵性能的影响是较小的,多以对叶轮的改进显得尤为重要。首先可以引进国外先进的大容量计算机精准预测技术,并组织专业人员对其进行精细研究。通过此项技术对水泵叶轮进行模型预测和设计,另外运用有限元计算和实验模态分析对叶轮的动态特性进行计算分析,引入模态置信度和特征值灵敏度修改理论,对叶轮的设计改进提供一种基于动态性的设计方法。另外为了延长叶轮的使用寿命,除了改善泵空化性能外,还可以采用优质良材。
对水泵叶轮的技术性改造理念应主要集中在灵活性和适应性上,针对目前国际上比较先进的CFD技术、三元流技术等,我国相关机构和部门应加大研发投入,建立专业的研发团队和研发人员培养机制、体系,为水泵技术研发源源不断的输送人才。
2.引进三元流技术
早在1976年,美国权威工具书《泵手册》就已经对我国科学家吴仲华创立的三元流动理论进行详细的分析,并认为这项技术必定发展成为水泵设计制造行业的领先技术。1986年,射流——尾迹三元流动计算方法就开始投入水泵设计运用中,随着该项技术的发展,目前我国和世界其他先进国家都在深入研究和使用该项技术,可以说这是我国水泵技术方面为数不多的一项领先与世界其他国家的技术,所以我国在设计制造水泵过程中一定不能落下此项技术。
“射流——尾迹”现象最早发现于航空离心压气机中,通过激光测速技术观察到“射流——尾迹”现象。对于尾迹的计算,目前尚无准确方法。由于粘性和压力梯度的存在,泵轮出口沿叶片吸力面及前盖板表面都会有流体脱流,形成尾迹区,只有通过“射流——尾迹三元流动”计算才能得出定量分析,进而是泵的性能提高。
水泵三元流叶轮改造技术实际上是使用领先的水泵设计软件,重新对水泵内水力部件进行优化设计,可以实现在不改变电机、泵体、管线的条件下增大流量、提高压力,达到提高水泵泵效。
3.CFD技术研究和运用
计算流体力学(CFD)技术的研究重点是采用数值计算的方法,通过计算机求解这些控制流体流动的数学方程。目前在业界的普遍研究中大致认为分三个层次:基本数值方法、数值计算与实验相辅、解决实际工程问题,国内外较为先进的运用主要集中在第二层次,运用CFD技术,可以有效减少实际试验的次数,提高水泵性能。在财力、专业人员等支持不足的情况下,依靠科技大力发展CFD技术,建立三维粘性数值模拟软件系统,能够在减小投入、减低成本的前提下快速提高我国水泵研发水平,才有可能尽快的使我国水泵设计水平达到或者领先世界先进水平。
研究和完善叶轮网格生成技术是进行流体流动数值模拟建立流场模型的基础前提,网格的划分是流动控制方程数值离散的基础,是实现湍流数值模拟的关键技术之一,直接决定解析的敛散性和结果的精度,所以应加大叶轮网格生产技术的研发投入。另外边界条件的设置在水泵内部流场模拟中十分重要,进、出口边界条件以及周期性边界条件都是计算域时所需要的边界条件。在熊猫水泵厂看来,利用CFD计算流体力学,对离心泵内部流场进行分析和研究,对认识和掌握离心泵的内部流动规律,对离心泵的设计工作是非常重要的。
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