双向轴流泵装置双向发电水力特性分析

轴流泵在反向发电时,不同运行工况和几何过流形式可能会导致一定的水力不稳定现象。以某泵站双向轴流泵装置为研究对象,应用SST k-ω模型,对其开展双向发电全流道数值模拟。结果表明:额定转速下,轴流泵装置反向发电效率整体高于正向发电;最优工况下,与正向发电相比,反向发电在泵段有较合理的压力分布,流线相对平顺。正向发电导叶出口压力脉动稳定性较差,对比导叶段漩涡演变和叶轮受力变化规律得出,正向发电导叶内部的大尺度漩涡是引起导叶出口压力脉动不规律以及最优工况效率更低的原因,且是引起叶轮径向力更大的本质原因。研究结果可为泵站双向轴流泵装置及前(后)置固定导叶轴流泵装置在发电工况下的运行稳定性提供理论支撑和工程参考。

平面S形流道双向轴流泵装置水力模型研究

采用双向对称翼型设计轴流泵叶轮 ,配合平面 S形布置的进出水流道组成双向抽水装置。通过不同的导叶及布置方式来适应泵站不同的正反向运行工况的要求。该装置只要改变电机的转向即能实现双向抽水 ,结构简单、运行管理方便。净扬程在 3m左右时 ,泵装置正向最高效率可达到 6 2 %～ 6 6 % ,反向装置效率可达到 5 5 %～ 6 2 % 。

叶根间隙对双向轴流泵水力性能的影响

为了保证双向轴流泵叶片安放角的可调节性,在叶轮结构设计时,叶片与轮毂之间均会保留一定的间隙,并且该间隙也会随着叶片安装角的调节而发生改变。根据工程经验,叶轮叶根间隙设计不合理会对轴流泵水力性能产生显著影响。为了探究叶根间隙在不同流量下对双向轴流泵正、反运行工况下水力性能的影响,设计了5种叶根径向间隙半径(0、1、3、5、8 mm),基于CFX对5种方案在不同运行工况下的水力性能与内部流态进行预测模拟,并将计算结果与试验测量值进行了验证对比。研究结果表明:当叶根径向间隙大于一定数值时,双向轴流泵在正、反运行工况下的扬程与扭矩会出现明显下降。在大流量条件下,泵效率由于叶根径向间隙半径增加而产生的下降幅度较大,正、反运行工况下泵效率最大下降5.72个百分点和3.48个百分点。在研究叶轮流道内部的流场时发现,正、反运行工况下的间隙泄漏量均随着叶根径向间隙半径的增大而上升。对于叶轮出口处的速度分布而言,轮毂附近的轴向速度与绝对速度环量受叶根径向间隙半径影响较为明显,均随着间隙增大而呈现显著的下降趋势。

导流锥对低扬程双向轴流泵装置水力性能的影响

为研究导流锥对低扬程双向轴流泵装置水力性能的影响,以苏南某泵站为例,设定有、无导流锥两种方案,基于RNG湍流模型,采用CFD方法对双向轴流泵装置进行全流道三维湍流数值计算。结果表明,无导流锥时,进水流道水流流态较有导流锥时紊乱,且水流从进水流道喇叭口下方周围环向进水,喇叭口中心处出现奇点;有导流锥时,导流锥占据了喇叭口下方奇点位置,消除了奇点。有导流锥时,出口流场均匀性较好,进水流道的水力损失随着流量的增加而逐渐增加;无导流锥时进水流道的水力损失较大,最大差值达0.05m。导流锥对水泵装置效率影响较大,增幅达4.1%,增设导流锥可显著提高水泵装置效率。

双向轴流泵装置性能预测与内部流动分析

对一采用S形叶片的双向轴流泵装置进行数值研究,在不同流量工况条件下分析泵的正、反向运转性能,对该泵的瞬时启动过程进行了监测并对泵内的非定常空化现象进行了分析。研究表明,正、反向运转时,泵的性能存在明显的差异,反向的扬程和效率均高于正向;在泵正向启动过程中,叶轮背面进口边产生空化区,反向运转时未发生明显的空化现象;两种运转模式下,叶轮进出口断面上压力脉动特征频率分布相似,但叶轮进口的压力脉动幅值较高。

新型双向轴流泵在中小型泵站中的应用研究

中开剖分式双向轴流泵进口设直导叶 ,进口收缩锥管与泵出口导叶扩散管对称布置 ,泵段沿轴向中开 ,在需要调向时 ,泵轴和电机不动 ,泵及前后联接壳体调头 ,改变直导叶和扭曲导叶的位置 ,更换转轮体 ,不动机泵联接及支承 .利用此泵在淮安市兴建了两座低扬程小型双向泵站 ,据应用研究表明 ,这种双向轴流泵站具有投资省、切换方便、运行管理简单、正反向效率不变等优点 .

双向轴流泵流固耦合动力特性分析

轴流泵作为低扬程泵装置的核心部件广泛应用于沿江沿海地区,其稳定性直接影响到整个泵装置的安全运行。因此,需要对轴流泵进行动力学特性分析保证泵装置的稳定运行。双向轴流泵作为一种新型轴流泵,兼顾排水与灌溉功能,采用双向叶轮。由于结构的特殊性,导致双向轴流泵动力特性有别于一般情况,需要对其进行详细研究。模态分析是一种动力学特性分析的方法,可以有效确定转子的固有频率与振型,防止共振的产生。采用WORKBENCH和APDL命令流耦合的方法对双向轴流泵进行湿模态分析。结果表明:预应力对转子固有频率影响较小;各模态阶数下的湿模态固有频率均低于干模态固有频率;在某些模态阶数下,叶轮叶片数,叶轮轮毂直径与材料属性对转子固有频率有明显影响。研究结果可以为双向轴流泵的结构优化设计与动力学分析提供一定的参考。

望虞河双向开敞式轴流泵装置模型试验研究

望虞河泵站是治理太湖的重点工程,装有8台国内最大的双向开敞式低扬程轴流泵。本文介绍泵站改造的原因,试验研究的主要成果:拟采用的改造模型的装置试验结果、由模型换算得的实泵性能指标等。

基于流固耦合的双向流道轴流泵装置振动特性研究

双向流道轴流泵装置广泛应用于农田灌溉以及抗洪排涝领域。双向进水流道由于形状特征容易导致叶轮产生振动,严重时叶轮叶片甚至会产生裂纹,影响泵装置的安全运行。故采用双向同步求解的方法,在考虑双向进出水流道的情况下,对轴流泵内流场和叶轮结构响应进行联合求解,分析叶轮表面的应力及变形分布,可以为叶轮进行结构改进提供理论指导。计算结果表明,轴向力随叶轮旋转产生周期性变化,叶轮最大等效应力主要分布在靠近轮毂处,最大变形量主要分布在叶轮前缘与轮缘夹角处。当流量增大时,叶轮最大等效应力与最大变形量逐渐减小。在此基础上,研究了位于叶轮前缘与叶轮后缘上的4个特征点所受等效应力的情况,通过对比发现,叶轮前缘所受等效应力远大于叶轮后缘。

基于泵轴流固耦合的双向流道轴流泵装置的数值分析

首次采用双向同步求解的方法对一台灌排双向轴流泵装置的内流场和泵轴结构响应进行联合求解,运用雷诺时均Navier-Stokes方程和SST k-ω湍流模型进行三维非定常计算,采用多重坐标系法,结构响应基于弹性体结构动力学方程。对比分析了流固耦合作用前后出水流道中静压和速度分布以及导叶出口面上的压力脉动情况和湍流动能分布,并将外特性的计算结果与试验值进行了对比。分析结果表明:与不考虑流固耦合相比,出水流道中静压相对较大的区域面积增大,而流速分布变化较小;导叶出口面上压力波动的相位发生改变,脉动强度也增大;小流量下,耦合作用使得导叶出口的湍流动能增大,而设计流量和大流量下,湍动能分布变化较小。此外,外特性的吻合性也说明了模拟计算的可靠性。总体来看,流固耦合前后其流场的分布规律虽然趋势一致,但也有一定的区别,对大型双向轴流泵装置流固耦合计算更能反映实际情况。

特低扬程双向立式轴流泵装置水动力特性数值计算

为了研究特低扬程双向立式泵装置的水动力特性,采用数值模拟与模型试验相结合的方法,分析了某特低扬程双向泵装置及过流部件在不同工况下的水动力特性。结果表明,该特低扬程双向立式泵装置及过流部件在设计工况时可获得较为理想的内、外特性;设计工况下泵装置的效率可达70%以上;最高扬程附近运行时,导叶叶道内出现流动分离等不良流态,转轮叶片工作面与背面压差较大,应避免在最高扬程附近运行。

导向叶片安装角度对双向轴流水泵水力特性的影响

双向轴流泵作为一种高效节能的流体输送设备,在工业领域得到越来越广泛的应用。导叶出口安放角是双向轴流泵的一个重要工作数,直接影响泵的水力性能及效率。通过对导叶出口安放角对双向轴流泵水力性能的实验研究,发现安放角对泵的性能具有重要影响,而且存在着一个最优安放角度。

轴流泵导叶参数与叶轮匹配的优化设计研究

为研究双向轴流泵的导叶设计参数对其双向运行性能的影响情况,基于有限元软件中的k-ε湍流模型,对双向轴流泵进行仿真模拟,对比不同工况下双向轴流泵的外特性、水力损失和压力脉动的差异。结果表明:双向轴流泵性能受导叶出口的安放角影响较为明显。正向运行时,最佳流量为0.9Qd,在轴流泵正向运营时高效区偏向于小流量工况。反向运行扬程更高,但在流量较小时运营效率不如正向运行,最佳流量为1.2Qd。正向运行时,水力损失随着流量的增加呈现出先减小后增加的趋势,不同流量下水力损失差异较大。反向运行时,轴流泵工作时的水力损失随着流量的增加而单调下降。导叶出口安放角大小对轴流泵反向运行时的压力脉动影响程度较小。而增大导叶出口安放角,可以有效降低正向运行时压力脉动幅值。综合考虑,建议导叶出口安放角取80°较为合理。

双向立式轴流泵站飞逸过渡过程数值计算

采用CFX滑移网格的非定常数值计算方法,计算并分析了双向立式轴流泵装置飞逸过渡过程中泵装置内、外特性的变化。结果表明:转动惯量的变化会影响泵装置进入飞逸的时间,对最终的飞逸转速的值几乎没有影响;随着转速的不断升高,由于相对入流角的变化,叶轮内部发生流动分离现象,在叶轮叶片上形成一定范围的局部低压区,载荷分布曲线上表现为载荷突变,当达到飞逸工况时,叶轮叶片工作面与背面载荷基本一致,压差很小,叶轮几乎不对外做功;叶轮出口不同位置监测点的水压脉动的主频基本相同,均为叶轮叶片通过频率,并没有出现由尾水管涡带引起的低频脉动。

江苏科技大学船舶工程实验室——波浪水槽

波浪水槽长40m，宽0．8m，深1m。造波机推板行程±350mm，频率范围0．2～2．0Hz，最大波高400mm。造流系统采用1台7．5kW双向轴流泵，采用变频控制器调速，最大流速0．3m／s。测试仪器有浪高仪、水流流速仪、压强测试仪、总力测试仪器等，在添加风机和盖板后也可以造风，

双控拍门研究

通过对传统拍门、立式潜水轴流泵、拦河建筑物现状背景技术介绍,深入研究了双控拍门技术可行性,使得拍门在内水高压下具有依旧关闭的功能,具体研究在双向泵站、水闸、船闸中的应用实施例,发展新颖拍门,指出其广泛的应用前景及存在问题。

浅谈新西河泵站选型问题

福州市新西河排涝站是结合泵站实际情况 ,将原来单向立式轴流泵改为双向立式轴流泵 ,以达到冲污、排涝双向抽水的目的。实践结果表明 ,对双向立式轴流泵的选择是成功。