不同叶片包角的斜流泵水力特性多维度研究

在保证斜流泵主要几何参数不变的前提下,对叶轮叶片包角为60°,65°,70°,75°和80°的斜流泵模型进行了数值模拟计算,分析了叶片包角变化对斜流泵水力特性及叶轮和空间导叶流场的影响。分析结果表明:叶片包角的改变对叶轮流道及空间导叶流道流场都会产生较大的影响;随着叶片包角(60°~70°)的增大,叶片流道扩散降低,叶片包角表面的脱流现象会得到较好的抑制,回流漩涡明显减少,叶片流道的流动较为顺畅;随着叶片包角的进一步增加,叶轮流道内的摩擦阻力也随之增大,并逐渐占据主要影响因子,说明斜流泵存在着一个最佳叶片包角值。研究结果可为斜流泵叶片包角的选择提供重要的参考。

复合导叶结构对斜流泵水力特性的影响研究

后置导叶作为斜流泵的主要过流部件,在改善叶轮出口流场及对斜流泵水力特性影响起着重要作用。为研究不同后置导叶结构对斜流泵水力特性的影响,根据长短导叶位置匹配建立3种复合型导叶结构方案,每种方案分别选取0.6Qd、0.8Qd、1.0Qd、1.2Qd和1.4Qd五个流量工况条件进行CFD数值计算,通过效率、扬程以及内部流场状态的分析,结果显示:不同位置的短导叶结构对水力特性影响较大,设计流量工况下,短导叶在后置导叶流道的进口处流场相对平顺,出口漩涡较小,整体水力性能较好;但偏离设计流量工况下,短导叶在后置导叶流道的出口处的整体水力性能较好。研究结果可为斜流泵导叶结构设计提供参考。

多工况下不同叶片包角的斜流泵水力特性研究

为研究多工况下不同叶片包角的斜流泵水力特性,在斜流泵叶片包角取值范围内和主要几何参数不变的条件下,对包角为60°、65°、70°、75°和80°的斜流泵模型进行8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d三种流量工况下的数值模拟计算。多维度内部流场分析结果表明:(1)随着流量的增加,叶轮内部流道流场回流漩涡现象减小,效率逐渐提高;(2)截面1中在设计流量Q_d条件下,随包角(60°~70°)的增大,最大压力值逐渐减小,叶片流道扩散和逆压梯度降低,水力特性整体较优;(3)在(70°~80°)范围内压力最大值依次减小,摩擦阻力也随之增加,叶片包角存在一个最优值;(4)截面2中70°、75°和80°三种叶片包角方案速度矢量值随着流量Q的增加逐渐增大,在60°和65°方案下无明显变化规律。研究成果为叶轮叶片包角的综合评估和选择提供参考。

斜流泵复合空间导叶结构流场及强度分析

空间导叶对改善斜流泵叶轮出水流场起着重要作用,为探究空间导叶不同结构形式下流场特征及强度计算,基于长短导叶复合结构形式建立三种导叶结构方案,分别进行流场计算和流固耦合分析。结果显示,三种类型复合空间导叶结构中T_2型空间导叶压力较大,T_3型空间导叶压力最小;三种类型复合空间导叶中压力较大区域主要集中在导叶与上盖板连接处的进水口位置,该处受到较强的水流冲击,承受的压力较大;T_1和T_2型复合空间导叶变形整体均呈对称性分布,T_1型复合空间导叶变形最大点主要集中于下盖板进口边以及导叶与上下盖板连接处,且与下盖板连接处应力值较大;T_3型复合空间导叶变形点主要集中于导叶与下盖板连接处,该处变形最为严重。研究结果为斜流泵不同空间导叶结构的设计优化提供参考。

多工况条件下斜流泵叶轮的强度分析

本研究通过选取0.4Q_d、0.6Q_d、0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d、1.4Q_d、1.6Q_d七个不同流量工况点,分别对斜流泵内部流场进行CFD(计算流体力学)仿真分析,结果显示叶轮承受的总压沿径向呈梯度分布,在叶轮进口处压力较小,出口处压力较大。通过流固耦合方法进行叶轮强度的数值计算,分析结果显示:不同流量工况下,叶轮变形量沿径向呈梯度增加,其最大变形量位于叶轮前盖板出口边缘,且等效应力集中点均主要集中于叶轮进口叶片与后盖板连接处。研究结果可为斜流泵叶轮结构设计和强度优化提供参考。

基于流固耦合的斜流泵空间导叶多工况强度分析

空间导叶作为斜流泵的主要过流部件,对改善叶轮出口流场具有重要的意义,探究其内部流动以及与固体之间的相互作用尤为必要。通过对0.6Q_d、0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d和1.4Q_d5个不同流量工况点进行CFD仿真及流固耦合计算分析,结果显示空间导叶承受的总压随着流量的增加逐渐减小,空间导叶与上下盖板连接位置承受压力较大;随着流量的增加,空间导叶最大应力值和变形量均减小,其所承受应力主要集中于上盖板进口边以及导叶与上下盖板连接处,在上盖板两导叶叶片中间位置变形较为明显。研究结果可为斜流泵空间导叶结构设计和强度优化提供参考。

不同压水室的圆盘泵非定常特性及内部流动机理研究

针对圆盘泵的非连续叶片特殊叶轮结构,压水室的匹配设计对其整体水力特性提升具有重要意义。基于现场试验和CFX仿真分析结果,验证了湍流模型非定常仿真的可靠性。依据压水室结构参数理论分析结果,选取6种不同过流断面面积的压水室进行数值模拟和多维度内部流场分析,结果表明:随着过流断面面积的增加,6种不同压水室方案的叶轮中心呈现低压区,压力沿径向先增加后减小最后趋于相对稳定;高压区呈中心对称分布,主要位于叶轮和压水室交界并靠近叶轮出口一侧处,最大压力区域出现在压水室出口的近端位置;压水室过流面积越小,叶轮出口处漩涡越为明显,漩涡沿圆周扩散严重,随着压水室过流面积的增加,漩涡明显减弱,过流面积过大,漩涡明显加强。