对称翼型转轮双向泵装置紊流数值模拟与性能预测

运用紊流数值模拟技术对包括转轮、导叶在内的对称翼型转轮双向泵装置进行数值模拟。计算采用RNG紊流模型 ,通过 SIMPL EC算法 ,利用控制容积有限元法离散三维不可压 Navier- Stokes方程 ,计算了不同工况下双向泵装置定常流动。通过计算预测了泵装置水力性能 ,并与模型试验结果进行了比较 ,研究表明数值预测与试验数据值吻合较好。数值分析显示对称翼型转轮的正反向性能差异不大 ,对称翼型转轮在低扬程有双向工况要求的泵站中有广泛的应用前景。

开敞式双向泵装置出水锥管的优化设计

为满足排涝和抽引双重功能,节省土建投资,并且考虑到两种工况下设计扬程和校核扬程相差较大,新建的澡港泵站采用了开敞式双向流道泵装置结构型式,在大多数引水工况下,出水流道的顶板不被淹没,流道内具有自由表面。在分析澡港泵站开敞式双向进出水流道设计特点的基础上,运用计算流体动力学方法,对进水流道、叶轮、导叶、出水流道及门槽等进行了全流道内部流动数值仿真,对出水锥管进行了水力设计优化和装置性能预测。通过多方案比较出水流道的水力损失和装置效率,优化出水锥管设计参数。在设计工况下,优化设计方案对应的装置效率达到了66.05%,优化设计效果明显,有效地提高了澡港泵站的工程效益。

灌排双向立式泵装置内部水流压力脉动特性

通过物理模型试验方法研究灌排双向立式轴流泵装置内部压力脉动特性.在进水流道前端、导叶体出口和出水流道后端壁面上布置3个压力脉动测点.在额定转速为1 450 r/min时,对5个不同叶片安放角度下能量试验的压力脉动、叶片安放角为-4°时不同特征工况点空化试验的压力脉动,以及3种不同转速的压力脉动等进行了测试和分析.测试结果表明:进水流道前端、出水流道后端和导叶体出口处的最大压力脉动相对幅值分别为0.22,1.10和1.20.在不同叶片安放角度时,进水流道前端和出水流道后端的压力脉动相对幅值随流量的增大而增大;而导叶体出口处的压力脉动相对幅值随流量的增大,先减小后增大,其最小值出现在最优工况点对应的区域.在空化试验情况下,当泵装置进口压力降低至某一值后,导叶体出口处的压力脉动相对幅值开始增大.不同转速时,各测点的压力脉动相对幅值随扬程的变化趋势相同.在相同扬程时,进水流道前端和出水流道后端的压力脉动相对幅值随转速的增大而增大,然而未发现导叶体出口处的压力脉动相对幅值与转速的变化有明显的规律.

双向流道泵装置内三维流动数值模拟

为了防止和消除双向流道泵装置进水流道内的漩涡和涡带,确保水泵机组的安全运行,在双向进水流道底部泵进口下方加设曲线导流墩。通过CFD软件对设导流墩的双向流道泵装置内部流动进行数值模拟,获得泵装置内部的三维流动速度场,并预测了泵装置的性能。结合模型泵装置试验的内外特性,着重研究了双向进水流道的出口流速分布及其对泵装置性能的影响。计算结果表明加设导流墩的双向进水流道出口断面流速分布较为均匀,流速均匀度达到93%,满足水泵运行的需要;装置性能良好,最优工况点的装置效率为68.89%。模型试验观测显示导流墩的设置有效地防止水泵进口下方涡带的产生,在各种试验工况下进水流道内均未发现涡带,水泵运转平稳无振动,可保证机组安全可靠运行。比较进水流道出口流速分布的计算结果与模型试验结果,二者在总体结构上相近,数值模拟对泵装置性能预测结果在最优工况点与试验结果基本吻合。

双向竖井贯流泵装置数值模拟及试验分析

基于标准k-ε紊流模型,雷诺时均N-S方程,运用流体计算CFD软件对某泵站双向竖井贯流泵装置进行三维流动数值模拟及水力性能优化设计。通过改变竖井流道的外轮廓线优化竖井流道,以及增加直导叶方案进一步对整体泵装置进行水力性能的优化,使水力损失下降12.6%,流道内流态平整,正向效率提高1.8%,反向效率提高大于3%。并与物理模型试验进行对比,正向误差为0.3%,反向误差为3%,结果基本吻合,满足工程应用要求,说明数值模拟应用到泵装置的优化设计是合理,可靠的,本文的研究以期为同类型泵站的优化设计提供参考。

魏村枢纽扩容改建工程双向立式泵装置模型试验及流场分析

为明确魏村枢纽扩容改建工程泵站的双向立式轴流泵装置的水力特性,对该泵站的泵装置物理模型开展了能量性能、空化性能及飞逸性能的试验和泵装置内流场的数值分析。结果表明:在叶片安放角-8°~+4°时,泵装置最高效率为74.26%,此时叶片安放角为-6°、泵装置扬程为3.981 m;在泵装置扬程2.72~5.25 m范围内模型泵装置运行平稳,无明显不良噪音和振动。在最大泵装置扬程5.25 m、叶片安放角+2°时,水泵的淹没深度满足最大必需汽蚀余量9.35 m的要求。在叶片安放角-8°时,原型泵的飞逸转速是其额定转速的1.705倍。箱涵式双向出水流道的水力损失是影响此类泵装置水力效率的主要因素。

带可调导叶的双向潜水贯流泵装置水力性能

为提高双向潜水贯流泵装置正反向运行时的水力性能,该研究提出在叶轮前后布置可调导叶,并通过模型试验和数值模拟的方法研究其水力性能,对比灯泡前置和灯泡后置性能差异。研究结果表明:采用可调导叶的双向潜水贯流泵装置兼顾正、反向性能,灯泡前置和后置最优导叶角度分别为12°和20°,最高效率分别为67.9%和66.5%,最高效率点流量约为0.285和0.265 m^(3)/s,灯泡前置时装置效率更高。通过导叶调节,灯泡前置式效率提高约7个百分点,灯泡后置效率提高约6个百分点。就叶轮性能而言,灯泡后置式的叶轮扬程和效率要高于前置式,在灯泡前置和后置最高效率点附近叶轮扬程和效率相差较小,装置性能差异主要由过流部件损失造成。灯泡前置的最小损失小于灯泡后置,灯泡前置式在大流量时损失小于灯泡后置式,在小流量时则要大于灯泡后置式,使得灯泡前置式高效区向大流量偏移。与目前采用常规导叶的双向贯流泵相比,可调导叶可明显提高反向运行时的水力效率,对双向泵站的建设具有较大的工程意义。

澡港河泵站扩容工程双向立式泵装置模型试验分析

为检验澡港河泵站扩容工程的双向立式泵装置的水力性能,确保泵站安全可靠运行并高效地发挥经济与社会效益,采用物理模型试验的方法对澡港河泵站扩容工程泵装置性能进行定量分析,研究了澡港河泵站双向立式泵装置能量性能、空化性能与飞逸特性。试验结果表明:澡港河泵站扩容工程双向立式轴流泵装置运行平稳,无不良噪音和振动,水力性能较好。在叶片安放角-4°、扬程2.51 m时,泵装置最高效率为70.1%。在叶片安放角+1°,设计扬程1.82 m时,泵装置原机组流量为20.56 m^(3)/s,必需汽蚀余量为4.06 m,满足泵站设计参数要求。在叶片安放角为-4°、最大扬程3.31 m时,飞逸转速为水泵机组额定转速的1.49倍。

不同导叶张数对双向竖井贯流泵装置影响的受力分析

【目的】研究竖井贯流泵装置在不同导叶片数影响下的受力情况。【方法】本文采用CFD方法,以某工程双向竖井贯流泵装置为研究对象,利用TurboGrid和Icem进行网格划分,基于RNG k-ε湍流模型,对4、5、6、8片导叶片数的双向泵装置在-2°安装角度下分别取0.85Q、Q、1.15Q的流量工况进行数值计算和试验研究。【结果】正反向运行情况下,导叶片数为4、5、6、8片的情况下泵装置轴向受力平均值接近,当导叶片数与叶片数成倍数关系时,轴向力脉动峰值显著增大,影响装置安全运行;叶轮径向受力均较小,可以忽略对工程的影响。将导叶片数设置为偶数时,可降低导叶受到的径向合力。【结论】在实际设计生产过程中,应当避免使导叶片数与叶片数成倍数关系。

西河泵站工程出水流道优化设计

进、出水流道是低扬程泵装置的重要组成部分,流道的水力性能对泵站的影响举足轻重,扬程越低,影响越大。本文介绍了西河泵站双向竖井贯流泵装置出水流道CFD水力优化计算过程;并根据水力优化计算结果,结合泵型、泵站运行年利用小时数、泵房布置等因素,经技术经济比较后确定了西河泵站出水流道设计方案。同时,对今后大中型泵站的出水流道设计提出了建议,以期为大中型泵站科研、设计等人员提供参考。