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。

竖井贯流泵装置进出水流道优化分析

为了解竖井贯流泵装置的适用性,结合南通九圩港提水泵站,采用UG与ANSYS软件对进出水流道、叶轮和导叶体进行了实体建模与网格剖分,对比分析了初设方案与优化方案下竖井段、出水段、泵装置内部等的流场。结果表明,优化汇流段型线能够明显提高泵装置的水力性能,确保竖井空间及流道壁厚,有利于机组安装维护。根据优化结果适当调整传动比,提高水泵转速,可保证泵装置的最大扬程满足实际需求。

大型竖井贯流泵压力脉动及轴系模态优化

为研究某大型竖井贯流泵的稳定性,基于ANSYS Workbench软件对南水北调某泵装置进行全流道数值模拟来研究水泵的压力脉动分布规律和轴系模态。计算结果表明:贯流泵转轮进口及出口处监测点的压力脉动时域图呈现出周期性;压力脉动的主频多为转频和转轮倍频,脉动幅值有随着扬程增大而增大;转轮转动是形成轴向水推力的主要因素,轴向力和径向力随着扬程的增大而明显增大;轴系在水体中固有频率下降幅度较小,干湿模态的高阶频率基本一致;对比非定常计算结果和模态分析结果,与转轮的固有频率差距较大,不容易引起共振,满足结构强度要求;模态优化结果显示,随着主轴直径的增大,轴系各阶的固有频率出现逐渐增大的趋势,而增长主轴长度,各阶的固有频率出现逐渐减小的趋势,同时轴承长度的增长会导致各阶的固有频率随之增大,其中增长轴承长度以及增大轴直径的变化对固有频率的影响更为明显,1阶频率分别增大83%和18%。研究结果为贯流泵装置水力设计和稳定性分析提供一定的参考。

梅梁湖泵站竖井贯流泵装置主要参数的确定

结合无锡梅梁湖泵站,阐述了低扬程泵站竖井贯流泵装置水泵nD值、叶轮中心安装高程、流道线型尺寸以及主要配套设备等的确定.对比分析了竖井前置和后置两种装置的水力性能,指出影响两种装置水力性能的因素虽有所不同,但总的水力性能差异不大.为便于机组安装,改善通风条件,提出应适当加大竖井尺寸,并对机组采用强迫进、出通风方式和水冷却方式,以降低机组运行温升.

双向竖井贯流泵站模型泵装置模型试验

按照流体力学相似原理建立了黄麻涌双向竖井贯流泵站流道的装置模型,试验测定了模型泵装置在指定叶片角度下运行的装置综合特性曲线,将泵装置综合特性曲线换算成原型泵的特性曲线,同时试验测定在不同工况运行状态下的汽蚀性能,并观察进出水流道的流态,得到了汽蚀性能结果,提出了建设泵站的注意事项和相应的改进措施。

通吕运河水利枢纽工程贯流泵装置模型试验分析

为检验通吕运河水利枢纽工程贯流泵机组泵装置的水力特性,对竖井贯流泵装置开展了能量特性试验、空化特性试验、飞逸特性试验,获得了叶片安放角0°、±2°和±4°下的试验结果。结果表明:各叶片角度下,在正常运行扬程范围内竖井贯流泵装置模型运行平稳,无明显不良噪音和振动;在叶片角度0°下,设计扬程1.98 m时,临界空化余量约为4.05 m;最大扬程3.70 m时,临界空化余量约为6.29 m;在扬程1.98~3.70 m内,临界空化余量均满足运行要求;叶片安放角度为-4°,扬程为3.30 m时,泵装置的最高效率达到79.03%;竖井贯流泵装置单位飞逸转速随叶片角度减小而增大;在叶片角度0°,最大扬程3.70 m时,最大飞逸转速为水泵机组额定转速的2.13倍。

双向竖井贯流泵装置物理模型试验及分析

以江阴市定波水利枢纽工程双向贯流泵站预研为工程背景,对双向竖井贯流泵模型装置开展了能量性能、空化性能及飞逸性能试验,获得了在正、反向运行时双向竖井贯流泵装置的性能试验数据。结果表明:双向竖井贯流泵装置在竖井正向作为进水流道、反向作为出水流道时,竖井流道内部流态均稳定,无大尺度漩涡产生,泵装置运行稳定。在正向设计扬程3.05 m工况时,叶片安放角-4°时双向竖井贯流泵装置的物理模型效率为70.95%;在反向设计扬程1.43 m工况时,叶片安放角-4°时双向竖井贯流泵装置物理模型效率为57.39%;正、反向设计扬程时双向贯流泵叶轮的临界必需汽蚀余量均低于8 m,汽蚀性能优异。在正向最高净扬程2.99 m工况时,原型贯流泵叶轮最大飞逸转速是额定转速的1.5倍;在反向最高净扬程2.57 m时,原型贯流泵叶轮最大飞逸转速是额定转速的1.13倍;叶片安放角越小,单位飞逸转速越高。

前置竖井式贯流泵装置水力设计标准化可行性研究

前置竖井式贯流泵装置具有水力性能优异、结构简单、电机通风散热条件较好、安装检修较方便和投资较少等优点,近10年来已在低扬程泵站得到十分广泛的应用。为保证前置竖井式贯流泵装置水力设计水平和提高泵站建设质量,提出对前置竖井式贯流泵装置水力设计进行标准化研究。分析了前置竖井式贯流泵装置水力设计标准化的有利条件:(1)前置竖井式贯流泵装置进水流道、竖井和出水流道主要控制尺寸相对值的离散性较小;(2)与前置竖井式贯流泵装置配套应用的4种水泵模型主要尺寸相同;(3)基于CFD的低扬程泵装置进、出水流道优化水力设计理论及方法已较为成熟。因此,对前置竖井式贯流泵装置进行水力设计标准化是可行的。

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。

杏林湾排涝泵站竖井贯流泵装置进出水流道流态的数值分析

运用三维湍流数值模拟方法对杏林湾排涝泵站竖井贯流泵装置进出水流道流态进行数值模拟,分析进水流道的流场均匀度和出水流道的扩散均匀性,提出优化方案。模拟结果表明,优化后的竖井贯流泵装置,在均匀进流的条件下,进水流道内的水流流态较好,竖井两侧流道内的水流流速分布较均匀,未出现明显的漩涡、回流等不良流态,水泵进流均匀、平顺;出水流道通过设置中隔墩的长度,不仅水流流态得到一定改善,而且中隔墩两侧水流流量分配基本均匀,有助于保证泵站良好的出水条件。

竖井贯流泵装置在定波枢纽泵站中的应用分析

定波水利枢纽泵站具有排涝、引水双重功能,设计排涝总流量为120 m^(3)/s,泵站的泵装置结构选型和性能参数的确定合理与否直接影响工程建设的成效。对比分析立式轴流泵装置、斜15°轴伸泵装置和竖井贯流泵装置3种常用低扬程泵装置结构型式的优缺点,结合该工程的特点确定竖井贯流泵装置的设计方案。综合考虑泵站总投资、泵装置综合性能、噪音要求、泵房结构布置情况,推荐采用以排涝为正向、调节叶片角度方案,叶轮直径为3.2 m,转速112 r/min,引水、排涝平均扬程下装置效率分别为57.3%、51.0%。