智能化大功率高速流程离心泵关键技术基础研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:U1709209
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:200.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0602.内流流体力学
- 结题年份:2021
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:史伟民; 杨顺银; 韩安达; 翟璐璐; 张建义; 宿向辉; 陈德胜; 李晓迪; 李嘉诚;
- 关键词:
项目摘要
Because on-line monitoring, fault diagnose and safety prediction is the guarantee of reliable and stable operation for intelligent high-power high-speed process centrifugal pump, it is necessary to carry out systematic and deep research on inner flow simulation, rotor dynamic characteristics and fault diagnose, including three key scientific problems, the first is the simulation of characteristics in the pump at high speed; the second is influence mechanism of fluid exciting force on rotor dynamic characteristics, and the last is rotor vibration fault diagnosis model. However, it is not enough for the basic research on key scientific problems of high-power high-speed process centrifugal pump.. The purpose of the project is to carry out basic research on the key scientific problems of intelligent high-power high-speed process centrifugal pump from theoretical analysis, numerical simulation and experiment. The high precise flow field information in centrifugal pump is obtained under all operating conditions by using the dynamic subgrid stress model with the Helicity constraints which is established according to weak compressible fluid.. The influence mechanisms of fluid exciting force on rotor dynamic characteristics are analyzed by using the calculation methods of rotor dynamic characteristics which is presented by considering the main flow field and the gap flow field. . Therefore, on-line monitoring, operation judgment and safety warning can be achieved by using the rotor vibration fault diagnosis model which is established based on fluid dynamics and rotor dynamics. This will provide theoretical and technical support for the formation of a more perfect design method of intelligent high-power high-speed process centrifugal pump.
对大功率高速流程离心泵进行在线监测、故障诊断和安全预警,即提高智能化水平是实现可靠运行的关键,其前提需要对内部全流场流动、转子动力特性和故障诊断开展系统深入的研究,其中涉及三个关键科学问题:一是高转速下泵内流场的非定常流动特性计算,二是流体激振力对转子系统动力学特性的影响,三是转子振动故障诊断模型。但目前针对这三个关键科学问题的系统研究不够充分。. 本项目拟从理论分析、数值模拟和实验三方面对大功率高速流程离心泵开展关键技术基础研究。建立带螺旋度约束动态亚格子模式的泵内弱可压流体数值模拟方法,用大涡模拟方法获得离心泵全流量工况、高精度的流场信息;建立考虑主流场和间隙流场激振力的转子系统动力特性计算方法,获取转子系统动力特性;建立基于流场和转子动力特性的故障诊断模型,实现泵的在线监测、运行判断和安全预警,为形成较为完善的智能化大功率高速流程离心泵设计方法提供理论支持和技术支撑。
结项摘要
大功率高速多级离心泵在航天、核电、石油化工等领域至关重要,基于内部全流场流动、转子动力特性和故障诊断开展系统的研究对此类泵型进行在线监测、故障诊断和安全预警,即提高智能化水平是实现可靠运行的关键。.项目围绕高转速下泵内流场的非定常流动特性计算、流体激振力对转子系统动力学特性的影响及转子振动故障诊断及在线监测开展了深入研究。在泵内流场的非定常流动特性计算方面,通过引入螺旋度约束构建非线性亚格子模型,并针对RANS湍流模型进行旋转曲率及弱可压缩性修正,最终完成了带螺旋度约束动态亚格子模式的泵内弱可压流体数值模拟方法,用大涡模拟方法获得离心泵全流量工况、高精度的流场信息。其次,在考虑流体激振力的转子动力学特性计算方面,基于全流场计算结果构建了主流场激振力模型并修正了摄动法下的间隙流场速度与压力边界,结合构建了四方程的间隙流场控制方程组及其求解方法,提高了间隙内流体激振力及其等效动力学特性的计算精度及离心泵转子系统动力学特性的计算精度,获得了流体激振力对转子动力学响应特性的影响。最后在离心泵转子振动故障诊断及在线监测方面,建立了基于流场和转子动力特性的自编码及变分自编码的故障诊断模型,实现了4台工程样泵的在线监测、运行判断和安全预警平台的搭建与应用。.研究成果完善了大功率高速多级离心泵设计理论、运行及故障诊断研究,现已用于多款大功率流程离心泵的性能预测和设计开发中,取得良好效果,极大提高了设计效率,降低实验、生产和运行、维护成本。
项目成果
期刊论文数量(17)
专著数量(2)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(9)
Numerical and experimental investigations on the flow and noise characteristics in a centrifugal fan with step tongue volutes
阶梯舌形蜗壳离心风机流动与噪声特性的数值与实验研究
- DOI:10.1177/0954406219890920
- 发表时间:2019
- 期刊:Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science
- 影响因子:--
- 作者:Yikun Wei;Lingling Zhu;Wei Zhang;Zhengdao Wang
- 通讯作者:Zhengdao Wang
Effects of Single-arc Blade Profile Length on the Performance of a Forward Multiblade Fan
单弧叶片型线长度对前向多叶风扇性能的影响
- DOI:10.3390/pr7090629
- 发表时间:2019
- 期刊:Processes
- 影响因子:3.5
- 作者:Wei Yikun;Ying Cunlie;Xu Jun;Cao Wenbin;Wang Zhengdao;Zhu Zuchao
- 通讯作者:Zhu Zuchao
Flow Characteristics and Energy Loss of a Multistage Centrifugal Pump with Blade-Type Guide Vanes
叶片式导叶多级离心泵的流动特性和能量损失
- DOI:10.3390/jmse10020180
- 发表时间:2022
- 期刊:JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND ENGINEERING
- 影响因子:--
- 作者:Lulu Zhai;Chao Lu;Jia Guo;Zuchao Zhu;Baoling Cui
- 通讯作者:Baoling Cui
Study on flow field and measurement characteristics of a small-bore ultrasonic gas flow meter
小口径超声波气体流量计流场及测量特性研究
- DOI:10.1177/00202940211007515
- 发表时间:2021
- 期刊:Measurement and Control
- 影响因子:2
- 作者:Baoling Cui;Desheng Chen;Haibin Cao
- 通讯作者:Haibin Cao
Curvature characteristics of vertical gas-liquid interface for gas-jet penetrating into liquid sheet
气体射流穿入液层垂直气液界面曲率特性
- DOI:10.1016/j.expthermflusci.2019.109909
- 发表时间:2019
- 期刊:Experimental Thermal and Fluid Science
- 影响因子:3.2
- 作者:Liu Qi;Wang Yong xiang;Lin Zhe;Zhu Zu chao
- 通讯作者:Zhu Zu chao
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其他文献
基于正交试验的诱导轮前置孔板的参数化研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:工程热物理学报
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- DOI:--
- 发表时间:2018
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- 作者:贾晓奇;崔宝玲;朱祖超;俞晓莉
- 通讯作者:俞晓莉
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- 期刊:工程热物理学报
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- 通讯作者:朱祖超
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- 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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