基于PANS的多级离心泵内流时序效应机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51679110
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    62.0万
  • 负责人：
    谈明高
  • 依托单位：
    江苏大学
  • 学科分类：
    E0904.水力机械及系统
  • 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

For multistage pumps, usually the power is very big and the energy consumption is high. Therefore, it is urgent to improve the performance of multistage pumps for energy saving and emission reduction. In this project, multistage pumps with guide vanes are selected as research models, and the flow interference mechanism between stages and the clocking optimization are studied to improve the efficiency and stability. The TR- PIV and transient pressure measurement are used to test the inner flow in multistage pumps with guide vanes. Develop the hybrid turbulence model by accurate calculation of eddy viscosity and use the PANS model to simulate the whole flow field in multistage pumps with guide vanes. Research the flow interference structure and feature between pump stages. More attention will be given to the development, propagation of the unsteady flow and its effects on the loss structure. Research the existence form, effects pattern and the control method of the clocking in multistage pumps with guide vanes. Also, the effects of blade number and axial distance on clocking effect will be studied in detail, which is useful to build the performance optimization method based on clocking effects. The research results can develop the design theory and method of multistage pumps in China.
本项目以多级导叶式离心泵为研究对象，开展多级离心泵级间流动时序效应机理研究，以提高其运行效率和稳定性。拟综合采用TR-PIV测试和动态压力测试分别对多级导叶式离心泵内部流动进行测量；建立涡粘系数的准确计算方法，发展PANS 混合模型，模拟多级导叶式离心泵全流道内的三维流动。研究多级导叶式离心泵级间流动的非定常干涉结构和特征，特别是叶片尾迹等不稳定流动的产生、发展和传播机理及其对损失结构的影响；研究时序效应在多级导叶式离心泵中的存在形式、影响大小、作用机理和控制方式。研究叶片数和轴向距离等关键参数对时序效应作用的影响，探索基于时序效应的多级导叶式离心泵性能优化方法。研究成果能够丰富和发展我国多级离心泵内流理论与设计方法。

结项摘要

多级离心泵广泛应用于消防、冶金、化工和电力等国民经济的重要领域。本项目力图掌握多级离心泵级间流动的干涉机理，建立多级离心泵时序优化方法，从而为丰富和发展多级离心泵水力优化设计理论。本项目的主要研究内容和成果如下。. （1）研究了2级叶轮和导叶时序角度对多级泵性能的影响规律。研究发现叶轮和导叶时序对多级泵能量性能影响较小，但对多级泵内压力脉动、径向力、轴向力和流激振动等动力学特性有较大影响，当交错角度为叶片包角的一半时影响最大且叶轮时序的作用大于导叶的时序作用。. （2）搭建了多级泵时序效应多场特性的同步测试试验台。设计加工了5级节段式多级模型泵，搭建了多级泵时序效应多场性能同步测试试验台，实现了能量性能、压力脉动和流激振动等性能同步测试，并基于正交试验设计了叶轮和导叶的时序试验方案。. （3）试验研究了多级泵叶轮时序和导叶时序对泵性能的影响规律。研究发现叶轮时序和导叶时序变化时泵扬程和效率在全流量范围内变化不显著；设计工况下，叶轮时序和导叶时序的调整可以有效降低流激振动主要峰值频率处的幅值，最大降幅分别达55.1%和30%。. （4）掌握了多级泵叶轮时序和导叶时序最优布置方案。多级泵上游叶轮应连续两级同步时序布置，末级叶轮的上游两级应同步时序布置，中间级应叶轮应避免连续同步时序布置；多级泵导叶时序应各级间间隔布置，这样可以有效抑制流激振动。. （5）探索了多级泵叶轮时序和导叶时序的内流机理。叶轮时序和导叶时序的变化会引起同一时刻下多级泵流道内压力的瞬态波动相位发生偏移，最大偏移达90度，从而有效降低泵流激振动。. 本项目发表论文14篇，其中SCI检索6篇、EI检索5篇；申请发明专利5件，授权发明专利4件；获教育部科技进步二等奖1项；培养硕士研究生4名、博士研究生1名。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（1）
专利数量（5）
离心泵叶轮内流动的油膜法测试
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    水电能源科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨维;王凯;王淑红;刘厚林;谈明高
  • 通讯作者：
    谈明高
双叶片泵固液两相流单颗粒运动可视化试验
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    哈尔滨工程大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    谈明高;王献;吴贤芳;刘厚林;廉益超
  • 通讯作者：
    廉益超
Numerical investigationof clocking effect of impellerson a multistage pump
多级泵叶轮时钟效应的数值研究
  • DOI：
    10.1108/ec-09-2018-0413
  • 发表时间：
    2019-06
  • 期刊：
    Engineering Computations
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Tan Minggao;Lian Yichao;Wu Xianfang;Liu Houlin
  • 通讯作者：
    Liu Houlin
五级导叶式离心泵轴心轨迹的试验测量
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    水电能源科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    景玉成;王凯;谈明高;杨建华;柏杨
  • 通讯作者：
    柏杨
Experimental Investigation of Unsteady Characteristics in a Single-Channel Pump
单通道泵非稳态特性的实验研究
  • DOI：
    10.1520/jte20170330
  • 发表时间：
    2019-01-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF TESTING AND EVALUATION
  • 影响因子：
    1.2
  • 作者：
    Tan, Minggao;Feng, Jinsheng;Zhu, Zhipeng
  • 通讯作者：
    Zhu, Zhipeng

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其他文献

流固耦合作用对离心泵内外特性的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    农业工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    徐欢;吴贤芳;王凯;谈明高
  • 通讯作者：
    谈明高
密封口环磨损对离心泵外特性及内流场的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    排灌机械工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张景;谈明高;刘厚林;吴贤芳;何乃昌
  • 通讯作者：
    何乃昌
离心泵关死点内部流动数值模拟
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    农业机械学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    吴贤芳;刘厚林;谈明高;崔建保;丁剑
  • 通讯作者：
    丁剑
双叶片离心泵内动静干涉的三维PIV测量
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    排灌机械工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘厚林;杨东升;谈明高;王凯;庄宿国
  • 通讯作者：
    庄宿国
基于光顺的网格优化算法及其关键因素分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    江苏大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    董亮;刘厚林;代翠;吴贤芳;谈明高
  • 通讯作者：
    谈明高

其他文献

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谈明高的其他基金

潜艇海水管路系统流动噪声特性与控制
  • 批准号：
    52379090
  • 批准年份：
    2023
  • 资助金额：
    51 万元
  • 项目类别：
    面上项目
泵内非球形颗粒固液两相湍流特征及相间干涉机理研究
  • 批准号：
    51979124
  • 批准年份：
    2019
  • 资助金额：
    59 万元
  • 项目类别：
    面上项目
高效太阳能离心泵水力设计的基础研究
  • 批准号：
    51109095
  • 批准年份：
    2011
  • 资助金额：
    25.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号：
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  • 资助金额：
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相似海外基金

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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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