基于速度矩守恒的离心泵节能蜗壳断面几何参数求解

螺旋形蜗壳是离心泵的基本压水室形式,降低蜗壳中的流动损失是提高泵效率的重要措施。分析表明,蜗壳各轴面断面的周长是决定蜗壳中水力损失的重要因素。在传统的蜗壳设计方法中,并未重视蜗壳湿周与蜗壳水力损失的关系,也未将改善蜗壳断面几何特征作为产生节能产品的设计目标。该文以速度矩守恒原理为依据,在保证蜗壳断面入口无显著扩散的条件下,提出了实现蜗壳断面最小湿周的理念与实现方法。利用等面积图形中圆具有最小周长的几何特征,该文给出了与现行蜗壳断面有区别的断面确定原则,并根据断面要求通过的不同流量形成了2种减小断面湿周的断面新结构。由于这种断面几何参数没有解析解,该文给出了它们详尽的数值求解方法与过程。事实证明,该文提出的方法对改善泵效率有积极效果,在设计点附近的提高幅度均达到1.6%。该文设计的断面蜗壳有望成为实现改善泵效率这一预期目标的可行结构。

负倾角水泵水轮机转轮水轮机工况压力脉动特性研究

为了系统地研究负倾角转轮机组在额定出力工况及50%出力工况下机组不同位置的压力脉动特性,以某抽水蓄能电站负倾角转轮为基础,通过三维建模软件UX建立全流道计算域,然后采用ANSYS ICEM和TURBOGrid划分全流道结构网格;并采用ANSYS CFX进行数值模拟得到各压力监测点压力脉动信号。计算结果表明,在两种工况下,机组压力脉动主频均为叶片倍频;负倾角转轮机组压力脉动振幅沿负z方向明显升高;机组压力脉动振幅随流动方向先升高后降低,在无叶区位置达到最大值。

可逆式水泵水轮机多目标优化设计及流动研究

传统水泵水轮机设计方法设计周期长、成本高,且十分依赖于设计经验。为此,介绍了一套适用于水泵水轮机设计的多目标优化设计系统,利用该优化设计系统,以叶片载荷和叶片倾角为优化变量,以水泵额定工况点的机组效率、水泵空化性能、水轮机额定工况点的机组效率及水轮机最优工况机组效率为优化目标,对某抽水蓄能电站的水泵水轮机转轮进行了优化设计,得到了优化转轮。结果表明,该系统非常适用于转轮多目标开发设计,相比于初始转轮,优化后转轮4个优化目标均得到不同程度的提升;在水轮机额定工况下转轮流线分布明显改善,有效提高了转轮叶片最低压力值。

离心泵叶轮穿孔对空化性能的影响

为分析离心泵叶轮开孔对空化性能的影响，选取一普通离心泵作为研究对象，在进口易空化区不同位置做不同直径的贯通孔，利用CFD仿真软件，对模型进行全流道三维定常湍流空化数值模拟，研究在不同进口汽蚀余量条件、不同开孔位置和不同开孔直径对离心泵性能影响。结果表明：开孔会造成叶轮内能量损失，损失大小与开孔直径和孔内平均流速正相关；开孔对离心泵空化性能影响主要取决于流体在吸力面与压力面之间的能量差和开孔造成的能量损失之间的差值，差值为正则抑制空化，差值为负则加剧空化；扬程和效率随开孔直径先升高后下降，当穿孔直径为3mm时，达到最大值；开孔会影响叶片吸力面压力及流场分布；综合看，在C=0．5流面开孔优于在C=0．9流面开孔。

基于叶片载荷分布的离心泵正交优化设计

本文采用正交试验方法实现了离心泵的多目标优化设计。将水力效率和叶片表面最低压力作为设计目标,研究了叶片载荷分布对离心泵水力性能的影响。基于叶片载荷分布,选取了5个重要参数作为研究因素,采用五因素四水平的正交试验方案L_(16)(4~5).通过极差分析,讨论了叶片载荷中不同因素对离心泵性能的影响。应用数值模拟方法对离心泵的水力效率和叶片表面最低压力进行预测,优化方案的水力效率为91.09%,叶片表面最低压力为-35113 Pa,较原始方案,水力效率和叶片表面最低压力分别提高了1.5%和73.2%,优化效果明显。因此,合理控制叶片载荷分布,能够有效提高水力效率和叶片表面最低压力,明显改善了叶轮内部的流动不稳定性。