郭广强
- 作品数：21 被引量：62H指数：5
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- 相关领域：机械工程农业科学动力工程及工程热物理文化科学更多>>
- 一种利用液相微射流抑制气相泄漏流的液环真空泵
- 本发明公开了一种利用液相微射流抑制气相泄漏流的液环真空泵，包括壳体，偏心安装在壳体内的叶轮、以及位于叶轮两端的盖板和分配板，在盖板和分配板上均设有射流入口和射流出口，射流入口位于吸气侧边缘的液相高压区，射流出口位于排气侧...
- 郭广强张人会李瑞安陈学炳蒋利杰
- 离心泵进口来流速度扰动不确定性对水力性能及流场的影响
- 2024年
- 离心泵运行过程中其进口来流速度随时间的波动对泵的水力性能具有不可忽略的影响,该研究采用非嵌入式多项式混沌(non-intrusive polynomial chaos, NIPC)方法对进口来流速度扰动的不确定性进行量化分析,探究其对离心泵水力性能的影响。结果表明:随机来流速度对泵的水力性能具有较大影响,且不确定度越大,其影响越大;进口来流速度扰动会引起泵叶片压力面尾缘与吸力面上压力分布及叶轮流道内流场的变化,从而造成泵的扬程及效率的波动且波动范围较大;同时,来流不确定性的影响在叶轮内流场中的传播是非对称且非均匀的。不同工况下来流速度随时间的扰动对泵性能的影响有所差异,大部分工况下来流速度扰动会造成泵性能的下降,其中不确定度为5%时,扬程最大可下降0.4 m,效率下降3%。对不同工况下泵的进口流速不确定性进行量化分析,能够对离心泵在整个运行工况下的稳健性进行综合评定,为泵稳健性设计提供一定的基础。
- 陈学炳杨博文张人会郭广强郭广强
- 关键词：离心泵流速水力性能
- 低比转数离心泵叶轮内流场重构与模态分析被引量：3
- 2018年
- 针对传统离心泵水力性能优化设计的复杂性,提出采用本征正交分解-径向基函数(POD-RBF)混合代理模型方法对离心泵叶轮内流场进行重构分析。由三次Bezier曲线对低比转数离心泵二维叶片型线进行参数化控制,通过对叶片包角、进出口安放角等控制参数进行适量的扰动得到叶片型线的样本集。由叶片型线参数及叶轮CFD内流场数据构成样本的快照矢量集,根据几何相似及网格变形方法插值得到各相似节点的流场参数,依据本征正交分解法(POD)将快照集分解为一系列正交基的线性组合。由径向基函数(RBF)拟合目标叶型所对应的正交基系数,实现了对目标叶轮内流场的重构。采用POD-RBF方法对MH48-12. 5型低比转数离心泵叶轮内流场进行了重构,其压力预测均方根误差为0. 84%,速度预测误差基本在0. 5 m/s以内,流场预测所需时间约为CFD计算的1/240。对样本集进行POD基模态分析,得到了各阶基模态流场特征及能量分布特性。
- 张人会陈学炳郭广强郭广强
- 关键词：离心泵叶轮本征正交分解法径向基函数模态分析
- 一种抑制液环泵内壁面分离涡的流动控制方法
- 本发明公开了一种抑制液环泵内壁面分离涡的流动控制方法，包括壳体、叶轮、排气口、吸气口。液环泵内靠近壳体内壁工作液体的压力从吸气侧至排气侧逐渐增大，造成泵壳内壁附近流动为逆压流动，进而诱发流动分离，导致泵性能下降。本发明分...
- 郭广强张人会冯宜江陈学炳蒋利杰郭栋梁王吉生
- 基于POD模态分解的液环泵瞬态气液两相流分析被引量：8
- 2021年
- 针对液环泵内气液两相流动的复杂时空规律,采用本征正交分解(POD)方法对其瞬态气液两相流场进行特征分解,分析其相态场、速度场的空间基模态特征及模态系数的时域特征,建立非定常流场降阶模型,并对流场进行预测分析。结果表明POD方法可实现对液环泵内复杂流场的时空解耦分析,相态场及速度场的各阶模态系数在时域内的变化能够反映各阶模态场的能量、频率及相位变化规律,模态场能够反映脉动流场的空间尺度变化规律。POD降阶模型能够对样本空间内的流场进行精确预测,进口压力、相态场及速度场预测结果的最大相对误差分别约为0.2%、4%、8%,在样本空间外POD降阶模型具有一定外延预测精度,当预测目标逐渐远离样本空间时POD预测结果与CFD计算结果之间的误差逐渐增大。
- 郭广强张人会陈学炳蒋利杰
- 关键词：液环泵瞬态气液两相流模态分析
- 离心泵叶轮内非定常流动的动态模态分解分析被引量：3
- 2022年
- 为了精确分析离心泵叶轮内复杂的非稳态流动特性,基于泵内流动的大涡模拟(large eddy simulation,LES)数值计算结果,在设计工况及小流量工况下对叶轮内非定常相对速度场进行动态模态分解(dynamic modal decomposition,DMD),得到能够反映叶轮内复杂流动特征的前4阶主要模态及其相应的频率信息。分析结果表明:DMD方法能够有效识别叶轮内复杂流动的脉动频率,提取出相应的流场结构,将叶轮内复杂的流场特征分解为基本模态特征、反映叶轮流道内流动分离及不稳定涡结构的高阶动态模态特征;基本模态能够反映由流道几何形状引起的叶轮出口高速射流区与低速尾迹区及叶片背面流动分离区域。设计工况速度场2阶~4阶动态模态流场反映出叶轮内流动受蜗壳干扰在叶片背面产生的流动分离及不稳定涡结构脱落特征;小流量工况速度场动态模态表征了由于叶轮旋转及蜗壳干扰在流道内发生流动分离、失速等流场特征。通过DMD方法能够有效地对叶轮内重要流场结构进行低维近似,清楚地分析离心泵叶轮内复杂流场的非定常特性。
- 陈学炳张人会蒋利杰郭广强
- 关键词：离心泵非定常流动
- 基于模态分解的液环泵喷射器内非定常流动分析被引量：1
- 2022年
- 为分析液环泵喷射器内复杂高速射流流场的瞬态流动特性,揭示射流尾迹涡脱落及激波自激振荡频率特征,该研究基于大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)数值模拟采用动态模态分解(Dynamic Mode Decomposition,DMD)和谱本征正交分解(Spectral Proper Orthogonal Decomposition,SPOD)方法对射流拟序结构进行时空解耦,对比分析2种模态分解方法在射流流动特征提取的差异性。研究结果表明,喷射器射流剪切层在与激波的干涉作用下呈现周期性振荡现象,且随着射流的演化其尾缘逐渐形成周期性脱落的尾迹涡。DMD和谱本征正交分解SPOD方法均能实现高速射流流场的解耦,且能够获得时空单频相干特征结构。主导频率1250 Hz时,密度场DMD和SPOD 1阶模态均能反映激波及其与射流剪切层相互干扰形成的激波串结构特征;频率18000 Hz时,DMD和SPOD动态模态则表征了射流尾缘周期性脱落的尾迹涡特征。相较于DMD方法,SPOD方法精准获取时空单频动态模态的同时能够反映出湍流射流的演变特征,而且有效避免了DMD基模态筛选时存在的不足。该研究基于LES数值模拟结果采用特征分解方法对喷射器内非定常流场进行了特征分解,为深入探索液环泵喷射器内复杂多物理耦合场奠定基础。
- 蒋利杰张人会陈学炳郭广强
- 关键词：模态DMD激波
- 液环泵内部气液两相流动及其性能分析被引量：33
- 2014年
- 为改善液环泵水力性能,采用VOF气液两相流动模型对液环真空泵内部三维非稳态气液两相流动进行数值模拟。通过数值模拟分析叶轮及泵腔内的流线分布、速度分布、相态分布及压力分布规律,对泵内复杂的二次流进行了分析,对液环真空泵工作过程中泵内气液两相流的自由分界面进行追踪,并分析了泵内气液两相流自由分界面的变化规律及其与泵外特性的关系。对液环泵进行试验研究,模拟结果与试验结果进行对比分析表明,数值方法结果与试验结果基本一致,能够较准确地描述液环泵内气液两相流流动规律,捕捉气液分界面,预估液环泵的水力性能,为液环泵的性能优化研究提供了依据。
- 张人会郭广强杨军虎李仁年
- 关键词：液环泵VOF模型气液两相流数值模拟
- 基于不完全敏感性方法的低比转速离心叶轮优化研究被引量：6
- 2014年
- 针对传统离心叶轮优化设计方法的不足,提出基于不完全敏感性方法的低比转速离心叶轮的优化方法。该优化方法在求设计目标函数对流道形状控制变量的梯度时,忽略流道形状的变化对流场状态变量的影响,因此在一次优化循环中,只需要进行一次流场计算,避免应用有限差分方法中计算一次梯度矢量时需要多次计算流场,也避免在伴随方法中复杂的伴随方程的推导及求解,计算量大大减少。以低比转速离心叶轮作为研究对象,采用泰勒展开法参数化控制二维叶片形状,将泰勒多项式中的系数视为控制变量,选取作用在叶片上的转矩作为优化目标函数。应用不完全敏感性方法易于计算目标函数对控制变量的梯度,沿梯度矢量的反方向不断更新叶片形状来逐步寻优,最终找到目标函数值最小时的最优设计,算例计算结果表明,提出的不完全敏感性方法应用于低比转速离心叶轮优化是可行的。
- 张人会郭广强杨军虎李仁年郑凯
- 关键词：离心叶轮参数化优化设计
- 液环泵内过压缩特性及排气口单向阀工作机理被引量：6
- 2020年
- 针对液环泵内易发生的气体过压缩现象,采用VOF两相流模型对液环泵压缩机工况下的内部气液两相流动进行数值模拟,研究排气口前端单向阀的开启对液环泵流动结构及性能的影响,分析不同压缩比工况下泵内的压力分布以及相态分布等规律。结果表明,随着液环泵排气口压力的降低,液环泵排气口前端容易发生过压缩现象,过压缩现象会导致液环泵的功率损失增大,降低液环泵的效率。排出口压力越低,则过压缩现象越严重。在低压缩比工况下排气口前端的单向阀在压差的作用下自动开启,可以有效地避免发生过压缩现象,提升液环泵的效率及吸气量。为分析排气口前端单向阀面积变化规律对液环泵性能的影响,在原始设计的基础上提出三种不同面积变化规律的单向阀布置,对比分析发现,低压缩比工况下适当增大排气口前端单向阀的面积可以有效地提高液环泵的吸气量,降低阀孔流速,提升液环泵的性能。
- 张人会蒋利杰郭广强孙鹏程孟凡瑞
- 关键词：气液两相流液环泵单向阀
