超低扬程贯流泵模型试验的压力脉动研究

为了研究在不同扬程和不同叶片安放角下超低扬程贯流泵内压力脉动的变化规律,结合某泵站,采用物理模型试验的方法,在模型泵转轮进口和导叶出口处安放两个压力脉动测点,通过时域和频域分析,对超低扬程贯流泵内的压力脉动进行研究。结果表明:超低扬程贯流泵内的最大压力脉动发生在转轮与导叶之间;转轮进口处,低于设计扬程时的压力脉动变化比高扬程时大;导叶出口处,高于设计扬程时的压力脉动变化比低扬程时大;由空化现象可以看出,叶片安放角对贯流泵内的压力脉动有很大的影响作用;转轮进口和导叶出口处的压力脉动均以BPF为主;在高扬程工况下,以1~2倍固有频率的低频压力脉动幅值随扬程增加而增大,低扬程工况下未发现这种现象。

超低扬程双向流道泵装置压力脉动特性研究

沿江泵站承担了灌溉、排涝、水环境治理等双向引排水任务,受长江潮位影响,双向水泵装置经常运行至零扬程附近,实际流量超过设计值30%以上,流道水力损失增大,流态紊乱,易引起水力振动,影响机组运行安全。采用CFD技术对沿江某低扬程双向流道泵装置进行水流流动及压力脉动特性研究,并结合模型试验进行验证。研究表明:超低扬程工况下,泵装置进出水流道盲端存在较大回流,出水流道内回流强度较大,导致水力损失增加;进水流道内测点主频为6倍转频,次主频为1/8倍转频;出水流道内测点主频无明显规律,但幅值相近,低频脉动占主导地位。研究成果可为沿江泵站超低扬程工况下水泵装置水力振动研究提供参考。

水扑翼枢轴位置优化及实验验证

为解决平原河网水动力不足的问题,利用复合谐波运动的仿生水翼在超低扬程工况下进行推水作业,并基于有限体积法(FVM)和重叠动网格技术,通过数值仿真与实验相结合的方法,确定了扑动水翼推水作业时的最佳枢轴位置。结果表明:扑动水翼尾迹流场结构呈现反卡门涡街状态,其尾迹涡街偏斜程度、前缘涡的强度以及每个时刻前缘涡的状态变化均受枢轴位置影响;当枢轴位置向水翼尾部移动时,推水效率先增后减,L=0.2c时效率最佳,相较枢轴位于水翼前缘时,效率可提升2%~5%;扑动水翼的水力特性曲线与传统水泵相似,其最大扬程小于1 m,且随着枢轴位置向水翼尾部移动,其最大扬程呈现减小的趋势,进一步满足了超低扬程工况需求。

扑翼型仿生泵水装置设计与实验

针对平原河网地区细小枝杈河道存在的水动力不足问题,设计了一种扑翼型仿生泵水装置,以满足极低扬程工况下,大流量、高效率的输水需求。以金枪鱼尾鳍和矩形平板为基础建立了扑翼模型,利用有限体积法(FVM)和重叠网格技术对不同特征弦长和轮廓的扑翼开展三维数值模拟,并对比进行了尾鳍与矩形扑翼的泵水实验,结果表明:随着扑翼特征弦长的增大,周期内平均推力系数有所提升,但其泵水效率略微下降;而在相同面积约束下,具有尾鳍特征轮廓的扑翼相对于矩形扑翼提升了装置的泵水流量与效率,实验扑动频率为0.7 Hz时,尾鳍扑翼流场稳定平均流速为28.44 cm/s,较矩形扑翼的25.13 cm/s提升13.6%。

密云水库调蓄工程水泵装置模型试验及分析

南水北调来水调入密云水库设九级梯级泵站,其中七级低扬程泵站中近半数为超低扬程泵站,净扬程小于2 m,为保证超低扬程条件下泵装置具有较好的水力性能,针对泵站的进、出水流道进行水力优化设计及泵装置模型试验研究,并通过天津同台测试模型进行验证。经过水力优化设计的泵装置在扬程低于2 m的条件下水力性能优异,满足合同规定要求,对于年运行时数长的供水泵站可降低能耗,且运行安全可靠。