非定常流动环境下大功率多级流程离心泵动力学特性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1608258
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    255.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0602.内流流体力学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The purpose of the project is to carry out systematic and in-depth study on dynamic characteristics of high-power multistage process centrifugal pump under unsteady flow condition from theoretical analysis, numerical simulation and experiment. There are three key scientific problems to solve: the first is to accomplish the precise numerical simulation on the interior whole flow field of the pump; the second is the distribution laws of fluid force induced by unsteady flow under the whole flow field; the last one is the establishment of the dynamic model on the rotor system based on the fluid exiting force.. The project is to construct the dynamic subgrid stress model for large eddy simulation based on the Reynolds stress constraints and Lagrange track average. And then numerical simulation of the entire unsteady flow field in multistage centrifugal pump is carried out in the whole flow range. The internal correlation between unsteady flow and fluid exiting force is analyzed. The distribution law of fluid exciting force under the whole flow field is revealed. A function of fluid exciting force is established. The dynamic model on the rotor system is established under the action of fluid exciting force. It is to present the analysis and calculation method of dynamic characteristics and dynamic behavior of rotor system. And the influence law of fluid exiting force on the vibration of the centrifugal pump is analyzed. The suppression methods in fluid-induced vibration problem are presented. The project would lay theoretical foundation and technological support for research method and industrial application of high performance high-power multistage process centrifugal pump.
本项目拟采用理论分析、数值模拟和实验的方法针对非定常流动环境下大功率多级流程离心泵动力学特性开展深入研究,涉及三个关键科学问题:一是流程离心泵内全流场非定常精确数值计算,二是全流场作用下流体激振力的分布规律,三是流体激振力作用下转子系统动力学模型的建立。. 本项目首先构建基于雷诺应力约束和拉格朗日轨迹平均的动态亚格子应力模式,用大涡模拟法获得离心泵全流量工况、高精度的流场信息;分析非定常流动和流体激振力的关联,揭示全流场作用下流体激振力的分布规律,建立流体激振力的表征函数;构建流体激振力作用下转子系统动力学模型,提出大功率多级流程离心泵轴系的动力学特性与动力学行为的分析计算方法;分析流体激振力对振动的影响规律,提出流体激振的抑制措施。通过研究将形成较为完善的大功率多级流程离心泵动力特性研究方法,为高性能泵的设计制造及其应用提供理论支撑。

结项摘要

多级离心泵广泛应用于石油化工和电力工业等行业,是国民经济必不可少的重要流体输送设备。但泵内非定常流体激励造成的振动是影响多级离心泵安全稳定运行的重要因素。目前还未很好掌握大功率多级流程离心泵内部流动特性和转子动力特性,流程离心泵内全流场非定常精确数值模拟计算、流体激励力作用下转子系统动力学模型等关键科学问题未能有效解决。. 本项目围绕非定常流动环境下大功率多级流程离心泵动力学特性,通过理论分析、数值计算和实验方法开展研究,基于螺旋度和拉格朗日轨迹追踪方法对非线性亚格子模型进行构建,确立了适合多级离心泵内瞬态旋转湍流的计算方法,实现了内部流动的精确模拟和性能预测。通过对比不同流量下泵内压力、速度、熵产、涡分布等特征,发现泵内叶片尾缘脱落涡与隔舌等的动静干涉是引起泵内压力脉动的重要因素,为多级离心泵流体激振抑制提供重要的参考和依据。建立了以主流场激振力为主要激振源、间隙流场激振力影响等效刚度、附加质量和等效阻尼的多级离心泵转子系统非定常流体激振模型,实现了非定常流体激励下的转子动力学特性的准确预测。基于多级离心泵流体和转子动力学特性分析,提出了切割叶轮尾缘、改变叶片出口形状等流体激振抑制措施,通过改善叶轮叶片出口的流动结构,降低泵内压力脉动强度及叶轮上径向力,降低多级离心泵内非定常流体激励的振动,为多级离心泵减振设计提供了重要的理论依据。. 研究成果完善了多级离心泵的设计理论,现已应用于多台多级及单级离心泵的水力性能和转子动力特性的预测、设计开发,降低了实验成本并缩短了设计开发周期,为离心泵的安全稳定运行提供了保障。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(1)
专利数量(5)
Dynamic analysis of liquid annular seals with herringbone grooves on the rotor based on perturbation method
基于摄动法的转子人字槽液体环形密封动态分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Royal society open science
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    翟璐璐;张振杰;池忠煌;郭嘉
  • 通讯作者:
    郭嘉
Influence of air–water two-phase flow on the performance of a high-speed inducer
气水两相流对高速诱导轮性能的影响
  • DOI:
    10.1177/0954408920933476
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART E-JOURNAL OF PROCESS MECHANICAL ENGINEER
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔宝玲;蔡明哲;李一凡
  • 通讯作者:
    李一凡
Surface wave generation via a gas-jet penetration into a liquid sheet
通过气体射流渗透到液体层中产生表面波
  • DOI:
    10.1016/j.expthermflusci.2018.03.035
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Experimental Thermal and Fluid Science
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    刘琦;林哲;陈小平;朱祖超;崔宝玲
  • 通讯作者:
    崔宝玲
Velocity-temperature correlations in high-temperature supersonic turbulent channel
高温超声速湍流通道中的速度-温度相关性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Modern Physics Letters B
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    张峻铭;陈小平;李昳
  • 通讯作者:
    李昳
Effect of Blade Trailing Edge Cutting Angle on Unstable Flow and Vibration in a Centrifugal Pump
叶片后缘切削角对离心泵不稳定流动和振动的影响
  • DOI:
    10.1115/1.4047363
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Journal of Fluids Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔宝玲;李文庆;张陈良
  • 通讯作者:
    张陈良

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其他文献

Numerical simulation of the effect of upstream swirling flow on swirl meter performance
上游旋流对旋流计性能影响的数值模拟
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    Journal of thermal science
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    陈德胜;崔宝玲;朱祖超
  • 通讯作者:
    朱祖超
Numerical Investigation of Transient Flow in a Prototype Centrifugal Pump during Startup Period
原型离心泵启动期间瞬态流动的数值研究
  • DOI:
    10.1515/tjj-2015-0064
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张玉良;朱祖超;窦华书;崔宝玲;李昳;Zhao-Zhong Zhou
  • 通讯作者:
    Zhao-Zhong Zhou
高速开式离心泵内部的流动特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔宝玲;赵瑞;张玉良;郑齐銮;朱祖超
  • 通讯作者:
    朱祖超
离心泵快速变工况瞬态过程特性模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张玉良;肖俊建;崔宝玲;朱祖超
  • 通讯作者:
    朱祖超
双流道泵输送固液两相混合物的水力试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    浙江大学学报(工学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱祖超;崔宝玲;李昳;谭东华;偶国富
  • 通讯作者:
    偶国富

其他文献

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严苛工况流程离心泵机组融合设计关键技术基础研究
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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