竖井贯流泵装置水力设计方案比较研究

竖井贯流泵装置流道顺直、水力损失小,并具有投资较少、结构较简单、安装维护方便等许多优点。为了充分提高这种型式贯流泵装置的水力性能,结合南水北调东线一期工程的邳州站建设的需要,采用三维湍流数值计算的方法,对竖井贯流泵装置进行了水力设计方案比较研究,并分别采用了透明泵装置流态模型试验和泵装置性能模型试验的方法检验竖井贯流泵装置方案比较的成果。研究结果表明：前置竖井贯流泵装置进、出水流道内的流态平顺均匀,流道水力损失小;前置竖井贯流泵装置的水力性能明显优于后置竖井贯流泵装置;经过充分水力设计的邳州站前置竖井贯流泵装置在低扬程条件下得到了十分优异的水力性能,主要工况点的泵装置效率超过83%、临界空化余量小于5m。这种型式的贯流泵装置不仅适用于邳州站,而且也适宜在其它特低扬程泵站推广应用。     

蜗壳流道高效泵装置研究

通过流道水工模型试验和泵装置模型试验,对大型泵站蜗壳进出水流道进行了深入的研究.在原设计方案的蜗壳进水流道中加设了隔涡板,有效的阻止了进水流道中水流的旋转,使装置效率提高了15%;对蜗壳出水流道的导水锥、扩散管和蜗壳段的型线进行了优化,有效的降低了水力损失,使装置效率又提高了6%,最高效率达到了78.2%.该蜗壳进出水流道高效泵装置的研制与开发拟补了以往蜗壳流道泵装置效率不高的缺点,为蜗壳进出水流道在大型低扬程泵站中进行推广和应用奠定了基础.     

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。     

竖井位置对双向贯流泵装置水力特性的影响

双向竖井贯流泵作为一种可实现双向抽引的低扬程泵装置形式,在平原城市地区应用广泛,而竖井布置位置一直是工程实际中需要考虑的问题之一。本文通过三维造型软件建立模型,并使用全结构化网格划分方法划分竖井流道、直管流道、叶轮段及导叶段网格,数值计算控制方程为连续性方程、k-ε湍流模型方程和雷诺时均方程并采用稳态计算对双向竖井贯流泵装置进行模拟。计算分别模拟了竖井贯流泵的竖井前置、后置两种情况下泵装置叶轮正向反向运行共计四种运行情况的水力性能特性。结果表明,设计工况下无论竖井后置或是前置,泵装置正向运行效率皆高于反向运行。无论泵装置正反向运行,竖井流道和直管式流道作为进水流道时流态皆较为平顺,水力性能差异不大;泵装置正向运行时竖井流道和直管式流道作为出水流道时尽管因造型不同内部流态有所差异但总体水力损失较小。反向运行时出水流道环量不能被导叶回收,产生能量损失较正向运行大,而此时竖井流道作为出水流道水力性能要劣于直管式出水流道。     

南水北调工程中大型泵站泵型选择的若干问题

本文根据南水北调东线工程中大型供水泵站扬程低、年运行时间长、性能要求高等特点，对根据比转速选择水力模型、泵型参数的确定、模型性能到原型性能的换算、装置结构型式的选择等一系列问题进行了分析研究，提出了基本原则和方法。文中建议了按不同比转速进行水力模型分类的方法，根据装置参数计算所选择的泵参数的原则，根据模型装置试验成果进行原型性能参数预测的新公式，以及对装置结构型式的分类和建议采用模糊综合评判方法选择最佳的泵型装置型式。     

变频调速灯泡贯流泵装置结构开发与优化

针对南水北调工程江苏段和山东段低扬程泵站的具体特点,开发了新型结构的灯泡贯流泵机组,并采用变频调速装置进行工况调节.根据使用常规电动机和永磁电动机两种设计方案,进行了灯泡体尺寸和出水流道型线优化设计,利用商用软件CFX对贯流泵装置内部流场开展内部流动数值分析和性能预测.数值计算和模型装置试验结果表明,合理增加流道外壳直径和减小电动机外径,都能有效提高贯流泵装置效率,不同特征扬程下效率提高0.5～3.7%.     

南水北调工程高比转速水泵装置的有关问题研究

系统阐述南水北调东线工程低扬程水泵装置的水力特性、结构形式、性能特点和要求，并进行分析比较和论证。针对建设世界一流工程的目标，结合国内外研究现状和实际情况，提出南水北调东线工程低扬程水泵装置模型性能建议考核指标，对泵站工程的建设、确保其先进性具有指导意义和参考价值。     

基于特征尺寸规则化的竖井贯流泵装置研究

为了探讨竖井贯流泵装置规则化设计方法,选择了二十余座典型大型竖井贯流泵装置作为统计分析对象,通过分析得出了竖井进水流道和出水流道主要控制尺寸合理取值范围。结合实际工程,基于规则化设计方法,设计了叶轮直径3.2 m的大型竖井贯流泵装置。利用三维湍流数值模拟,分析了规则化设计的竖井进出水流道流动特征、水力损失特性以及进水流道出口的速度分布、速度均匀度和入流角。结果表明,基于规则设计的进出水流道流动平顺,设计工况,进出水流道的水力损失为0.064 m、0.096 m,速度均匀度和入流角为97.63%和87.74°。按照模型比尺10.667设计制作模型水泵装置,构建试验系统,开展了模型水泵装置能量特性试验研究。研究结果表明,基于规则化设计的竖井贯流泵装置在特低装置扬程1.08 m,装置效率达77.5%,设计工况点Q = 25 m3/s、H = 0.62 m的效率达66%,水泵装置效率高。研究结果对竖井贯流泵装置的水力优化设计具有重要指导意义。     

太浦河泵站斜15°轴伸泵水力动态力分析

太浦河泵站选用斜 1 5°轴伸式轴流泵 (以下简称斜 1 5°轴伸泵 ) ,为特低扬程、大流量的水泵。它具有叶轮直径大、水泵装置流态复杂、水泵轴承受力大等特点。本文针对太浦河泵站斜 1 5°轴伸泵 ,进行了水泵装置从吸入口至出口包括叶片、导叶、弯管段等在内的整体三维粘性流动分析 ,得到了流道内部不同工况下的流动特性如压力、速度分布规律及泵特性曲线 ,以及流道内部的旋涡分布和水力损失情况。同时进行了导叶和叶轮流动动静干涉引起的三维不稳定流动分析 ,得到了叶轮在不同工况下受到的轴向水推力及径向水推力在旋转过程中的变化规律 ,从而为轴承设计提供了比较准确的受力条件。该项研究对其它斜式泵的内部流态及受力分析也是一个很好的借鉴。     

30°斜式进水流道数模分析与泵装置特性试验研究

利用三维湍流数值模拟对某30°斜轴进水流道水力特性进行了分析,研究了设计流量工况下流道的内部流场、不同横断面和纵剖面速度等值线、出口断面速度均匀度和速度加权平均角以及流道水力损失。研究结果表明,斜式进水流道水流处于均匀渐缩,内部流态良好,无漩涡或脱流,出口断面流速分布均匀度Vu=98.2%,速度加权平均角度θ=88.42°,流道水力损失Δh=5.9cm,流道型线合理。试验研究了30°斜轴模型泵装置能量特性、空化特性和飞逸特性,得到5个叶片角度下模型和原型泵装置能量特性曲线、3个不同叶片角度下空化特性及叶片角-2°下的单位飞逸转速和单位飞逸流量。试验结果表明,模型泵装置最高效率随叶片角度减小而增大,叶片角-4°时的最高效率可达83%,较大范围运行工况下的空化性能优良,飞逸转速安全。研究结果对低扬程泵站水力优化设计具有重要的参考价值。     

轴流泵出水管断面水流能量测定研究

由于受出流环量和出水弯管的影响,轴流泵出水管内为非对称的复杂螺旋流.测量出水管断面水流压力和三维流速分布,分析常规方法测定断面水流能量误差较大的原因,提出利用五孔探针准确测定断面水流全压分布、积分平均计算断面单位能量的方法.以此水泵出流能量计算水泵扬程、水泵效率和出水管水力损失更为准确.     

高比转速轴流泵叶轮与导叶的正交试验优化

高比转速轴流泵广泛应用在防洪排涝等特殊场合,但其水力效率普遍偏低.为提高其水力效率,并达到节能效果,本文对比转速为1400轴流泵的叶轮与导叶采用正交试验进行水力优化,并探究优化前后泵的内流特性.先对轴流泵叶轮和导叶的几何形状进行参数化解析,对参数化后的控制尺寸设置控制因素,以水力效率为指标设计正交试验,并对正交试验结果...     

侧式短进出水口水力试验及体型优化

本文结合大树子抽水蓄能水电站下库进出水口试验任务,对侧式短进出水口在不同工况下的流速分布、水头损失、库区流态等水流特性进行了水力模型试验研究。对原设计体型成功进行了优化,使各项水力参数达到比较理想的效果,解决了抽水蓄能电站侧式短进出水口在出流时流态分布不均匀与水头损失系数偏大的难题。     

设平衡孔时气液混输泵内部流动及轴向力分析

本文采用两相混合模型进行数值模拟计算，探究了不同进口含气率条件下，设置平衡孔对气液混输泵外特性、内部流动及轴向力的影响。研究发现：各工况条件下，设置平衡孔后该混输泵的轴向力均明显减小；从平衡系统回流的高压流体对转轮内部流动状态产生扰动，同时能破坏和夹带转轮流道内聚集的气泡；综合考虑对混输泵的性能和轴向力的影响，在较低进口含气率时采用平衡孔方法平衡混输泵轴向力的方法是可行的；平衡系统进出口压力系数随比面积系数增大而非线性减小，平衡孔的直径过大会导致混输泵的容积损失问题，因此平衡孔直径设计存在最佳值；对比发现平衡孔设在转轮叶片吸力面时转轮的轴向力幅值和脉动相对较小。研究结论可为后期多级气液混输泵平衡孔平衡轴向力系统的设计和优化提供思路和借鉴。     

箱型双向流道轴流泵装置内部流动的数值模拟和试验研究

箱型双向流道泵装置结构简单,实用性好,然而传统的箱型双向流道泵装置存在泵装置效率较低、进水流道内易产生水下漩涡的问题,导致机组振动,危害运行安全。针对此类问题提出新型曲线扩散出水结构和进水导流墩设计方案,用于箱型双向流道泵站的更新改造。通过箱型双向流道泵装置内流场的数值模拟计算,分析了流动规律,获得了泵装置外特性曲线。同时在标准模型水泵试验台上进行了模型的性能试验,并与计算的性能曲线进行了比较,二者在高效区较为接近,说明计算可信。新的设计方案提高了泵装置效率,消除了水下漩涡,可以有效地保证泵机组运行的经济性和安全性。     

抽水蓄能电站进出水口水力学试验研究

本文对已有的部分抽水蓄能电站侧式进出水口的设计和试验研究资料进行了综合及分析研究，重点介绍了模型试验的研究方法、进出水口设计应注意的问题和一些试验研究成果，可供应用参考。