大型灯泡贯流泵站全流道非定常湍流数值模拟

针对大型灯泡贯流泵为泵站振动的主要水力激振源,为分析研究流激振动产生的机理,应用不可压缩的连续方程、Reynolds平均的N-S方程和RNG κ-ε双方程湍流模型,模拟了大型灯泡贯流泵全流道三维非定常湍流流动,并采用滑移网格技术模拟机组内部的动静干扰,获得了流道内的流速与压力分布规律,通过对监测点的压力脉动时程作傅里叶变换获得流道内压力脉动的频谱特性,为泵站结构振动问题研究提供依据.     

无油润滑高速离心泵的数值模拟与实验研究

为优化高速泵冷却循环回路和提高可靠性,设计了一种采用动压流体润滑轴承的无油高速离心泵,通过工质流体润滑轴承和冷却电机,将增压流道与冷却循环流道结合,结构更加紧凑。为分析高速离心泵的内部流动特性,采用CFD方法对该泵在设计转速下不同流量时泵内部的流动情况进行了数值模拟,并在搭建的测试台上对模型泵的水力性能进行了实验研究。研究表明:高速离心泵设计工况下内部流道中相对速度和总压的分布均匀;模拟计算的泵扬程和效率与实验值接近,模拟值具有较高精度;工况条件对泵的水力性能有较大影响,应避免过小流量运行。     

泵装置最优变角运行节能的探讨

泵装置最优变角运行节能的探讨太原工业大学吴建华山西水利学校尚望泽，刘春晖１前言在安全可靠地完成供排水任务的前提下，能获得最大经济效益的泵站运行，称之为经济运行，泵系统指动力机、泵及流道主体。为了节约能源，不仅应使泵在高效区运行，更重要的是整个系统装置...     

混流式核主泵中压力脉动特性分析

核主泵是反应堆冷却剂系统的主要设备和压力边界的设备之一,对安全可靠性要求极高。由于核主泵叶轮与导叶的动静干涉作用,以及运行过程中偏离设计工况时,其流道内流体会产生非常复杂的压力脉动,并会对核主泵水力单元零部件产生复杂的附加动态应力而导致疲劳破坏。为提高核主泵的安全可靠性,采用对混流式核主泵进行全流道非定常数值模拟途径来探究核主泵水力单元,在不同运行工况下的瞬态流场,通过研究叶轮、导叶流道压力的时域变化规律,并利用快速傅里叶变化的频域分析方法对压力脉动特性进行特点分析。结果表明:在设计工况下压力脉动幅值最小,若运行工况的流量远远低于设计工况,流道内的压力脉动幅值将大幅度上升,压力脉动最为剧烈点位于叶轮出口。流量的减小对叶轮出口流动影响较小,但对叶轮进口影响较大。压力脉动的频率与叶轮叶片数和导水机构的导叶数有关,叶轮与导水机构的压力脉动主要发生在主频及谐波位置,且为低频压力脉动。     

宁德电厂闭冷泵节能优化改造

通过对宁德电厂闭冷水泵进行诊断测试,发现选型裕量太大,扬程偏高,泵效率达不到设计要求,运行工况远离设计工况,制造工艺欠佳,流道对称差.后经过叶片进出口叶型优化、叶轮轴面流道型线优化、叶轮整体流道的优化、提高检修安装工艺等方法,消除了管道振动,降低了厂用电率,实现了节能降耗的目的.     

竖井式贯流泵装置的数值模拟与优化

基于三维雷诺时均N-S方程和realizable k-ε湍流模型,采用SIMPLEC算法对广东省某大型竖井贯流式泵站的初始方案进行了数值模拟计算与分析,并提出流道尺寸的优化方案.对比优化前后的计算结果表明,该优化方案明显改善了整个流道的流态,减弱了水流在泵进口处的强烈冲撞,消除了局部回流、负压及脱流现象,水流在岔管处平稳过渡.该方案为泵站流道的优化设计提供了有力依据,可供类似工程参考.     

Kamalapur雨水泵站流道物理模型试验水力特性研究

针对Kamalapur雨水泵站进水流道可能出现的流态问题,采用1∶6几何比尺建立了正态整体物理模型,通过典型工况下的物理模型试验,分析了流道不同断面、前池段、泵室段和喇叭口处的水流流态、流速分布及沿程水位变化。结果表明,流道各部位设计与布置较为合理,运行中未出现明显的不利流态,但低水位运行会影响流态。该物理模型测试方法合理、可行,可为类似泵站的设计测试提供参考。     

钢制流道立式轴流泵站振动特性分析及安全评价

钢制流道立式轴流泵站设计方案与常规混凝土流道方案相比具有施工简便、水泵装置安装方便的优点。但泵站运行时,流道内复杂的水流条件对钢制薄壁结构产生的流激振动是设计中的关键技术问题。基于大型有限元软件ADINA,建立泵站混凝土结构—钢制流道—流体的三维流固耦合有限元模型,进行了自振特性分析及共振校核,并在时域范围内进行流固耦合振动特性的研究,重点分析了关键点的振动响应,并进行振动安全评价。结果表明,钢制流道设计方案合理可行,研究结果对泵站钢制流道的设计和应用具有重要的参考价值。     

基于多模型的Z型流道燃料电池的性能优化

建立三维质子交换膜燃料单电池（PEMFC）数值模型,探究Z型流道PEMFC流道参数（角度、宽度、深度）、运行参数（温度、氢气湿度、氧气化学计量比）对燃料电池性能的影响,并建立多神经网络（MNN）模型,对上述参数进行优化。研究结果表明,最佳流道参数为角度-宽度-深度为25°-1.15 mm-0.85 mm,最佳运行参数为温度-湿度-化学计量比为349.15 K-0.60-4.5。通过对比优化前后的Z型流道PEMFC的性能可看出,优化后的Z型流道PEMFC在稳态特性及瞬态特性方面得到明显改善。     

竖井贯流泵装置压力脉动数值分析

为深入研究竖井贯流泵站机组振动产生的机理,以国内某大型竖井贯流泵站泵装置模型为例,基于ANSYS-CFX商用数值模拟软件,在不同工况下利用N-S方程和标准κ-ε方程模型分别计算全流道三维非定常湍流。结果表明,采样频率影响压力脉动特性预测、泵装置内压力脉动的主频率为叶片通过频率、在各工况下叶轮进口压力脉动从轮毂到轮缘逐渐增大、运行工况偏离设计工况时脉动幅度变大、水泵叶轮进口前的压力脉动沿轴向向前至0.5倍转轮直径处消失。通过对比泵站模型试验结果与数值模拟结果,验证了本文数值模拟结果的有效性。     

景电灌区含沙量对离心泵空化性能的影响

为探明景电泵站运行中过机泥沙含量对泵空化性能的影响，采用Mixture多相流模型和Schnerr-Sauer空化模型对不同含沙量下模型泵的全流道进行数值计算，模拟了离心泵内部固-液-汽三相流场，得到了叶轮内部流动特征，分析了含沙量对叶轮空泡体积分布与空化性能的影响规律。结果表明，含沙水中泵更易发生空化，叶轮内空泡体积分布随含沙量的增加变化不同，在一定的含沙量范围内叶轮空化程度较轻，泵的空化性能较优。研究结果可为沿黄泵站的设计及安全运行提供一定的借鉴。     

水泵水轮机泵工况下内部空化特性分析

为研究空化条件下水泵水轮机泵工况的内部空化特性,基于ANSYS CFX(有限元分析)软件采用k-ε湍流模型、均质多相模型和Rayleigh-Plesset方程,对某抽水蓄能电站模型机进行了全流道非定常空化流动数值计算。根据模拟结果预测了水泵水轮机泵工况工作无空化时的能量特性和空化发生时的空化性能,并与试验数据对比。结果表明:流场数值计算成功地捕获到了空化发生、发展及空间演变过程;随着空化数的变化,空泡在叶片背面进口附近产生,然后沿着流线向叶轮出口扩散,并随着流道过流面积的增大向叶片工作面扩展,直接影响叶片上的压力分布和叶片中间流线上叶片载荷分布;在空化严重时,会造成叶轮流道内流动紊乱和严重堵塞,导致效率的大幅下降,对机组安全稳定运行非常不利。     

黄登水电站水轮机转轮上冠泵板对顶盖取水的影响

针对不同上冠斜置泵板结构方案影响黄登水电站机组顶盖取水的问题,基于计算流体动力学(CFD)和工程流体力学的基本理论,以商用CFD分析软件为平台,从顶盖取水口压力、上冠轴向水推力和泵板能耗的角度,分析了辐射径向布置泵板及泵板逆转轮旋转方向斜置30°、45°三种方案7种工况下的上冠流道内部流动特性。结果表明,斜置45°的泵板结构能获得最大的取水压力且产生的上冠轴向水推力最小,斜置30°的泵板结构能耗最低,在顶盖取水系统设计中应根据水轮机运行工况范围特点选择不同的泵板结构。     

从大型潜水电泵应用看泵站技术发展

通过宁夏扶贫扬黄灌溉一期工程首级泵站泵型比较,认为大型潜水电泵在可靠性、安装性、运行管理、自动保护以及经济性方面均达到或超过卧式中开离心泵,是具有广泛应用前景的泵型。同时对加快大型潜水电泵应用提出了一些建议。     

杭州三堡排涝泵站超长流道防裂设计

杭州三堡排涝泵站系大型斜轴泵站,为解决其超长流道防裂设计难题,借助三维非稳定温度场、应力场的有限元计算方法,综合采用增加结构抗弯刚度、优化浇筑分块及浇筑顺序、添加UEA膨胀剂、掺加聚丙烯工程纤维、掺加钢纤维等结构设计手段,通过施工全过程仿真分析,有针对性地提出了不同部位的温控防裂措施。2年多实践表明,该工程流道防裂设计取得良好效果,且经历了机组运行震动的考验,可为类似大型泵站不设分缝的设计提供借鉴和参考。     

大型灯泡贯流式机组在西北地区开发前景

由于灯泡贯流式机组具有能量指标高、运行性能好、流道尺寸小等技术优势,对节省电站建设投资具有明显的经济效益.西北地区具有丰富低水头水电资源,大型灯泡机组在西北地区具有广阔的开发前景.     

基于CFD混流式水轮机上冠转轮泵结构优化研究

为研究中高水头混流式水轮机上冠转轮泵工作特性及优化可行性,以红山嘴一级电站3号水轮机为例,建立现转轮泵及11种结构优化模型,利用CFD商业软件,基于SST湍流模型对不同结构转轮泵在9种流量工况下展开数值模拟。将上冠流道泄漏水流动特性、主轴密封真空度及转轮泵效率作为研究指标,结果表明：上冠流道泄漏水流动特性依赖于转轮泵的结构类型;减小转轮泵“泵盖高度比”或斜置动泵叶对提高主轴密封真空度均有显著效果(最佳结构可提高66.9%),同时须兼顾其工作效率;额定工况下,转轮泵工作效率较低,建议转轮上冠开设合适的泄水孔补给流量提高其效率;该电站可将泵叶斜置45°、泵盖高度比H_p=0.0543的转轮泵作为最佳改进方案。     

杭州三堡排涝泵站超长流道防裂设计

杭州三堡排涝泵站系大型斜轴泵站，为解决其超长流道防裂设计难题，借助三维非稳定温度场、应力场的有限元计算方法，综合采用增加结构抗弯刚度、优化浇筑分块及浇筑顺序、添加UEA膨胀剂、掺加聚丙烯工程纤维、掺加钢纤维等结构设计手段，通过施工全过程仿真分析，有针对性地提出了不同部位的温控防裂措施。2年多实践表明，该工程流道防裂设计取得良好效果，且经历了机组运行震动的考验，可为类似大型泵站不设分缝的设计提供借鉴和参考。     

贯流泵装置特性模型试验与节能

贯流泵由于扬程低，流道内水力损失对泵站装置效率影响比较敏感。文章结合淮河入海水道工程妇女泵站贯流泵装置特性模型试验，着重分析了前置灯泡贯流泵比后置灯泡贯流泵有良好的水力性能，节能效果明显。     

基于物理模型对印尼Medan雨水泵站流道水力特性的分析

为了提高泵站运行效率,防止水泵汽蚀、振动及噪音超标,应用1:10几何比尺建立物理模型,研究了雨水泵站的连接明渠、进水前池和进水流道的水流流态.试验结果表明:在高水位运行过程中流道未出现不利流态,但在正常水位和低水位运行过程中流道会出现不利流态.针对在正常水位和低水位运行过程中流道会出现不利流态的情况,通过对连接明渠及进水前池采取整流措施,消除了流道中的不利流态,流道水头损失也在设计允许范围内.