45°斜式轴流泵装置的流动特性分析与实验

基于三维不可压缩流体的雷诺平均N-S方程和RNG k-ε湍流模型,采用CFX软件计算了对某一45°斜式轴流泵装置在额定转速下210 L/s~370 L/s流量范围内多个工况点的内部。分析了进、出水流道的流动特性,重点研究了旋转叶轮对进、出水流道内流场及水力性能的影响,预测了泵装置的水力性能。通过计算得出泵装置的水力性能,并与泵装置模型试验结果比较,表明斜式轴流泵在低扬程泵站中具有较优的性能特性。研究结果对低扬程泵站的水力设计具有重要的参考价值。更多还原     

全贯流泵流动特性数值模拟和性能预测

为研究全贯流泵(电机泵)的性能,采用CFD软件对全贯流泵模型装置进行三维流动数值模拟,分析了全贯流泵内部流态和整体性能。结果表明:全贯流泵模型装置在各个工况下前导叶进口流速均匀度均在97%以上、叶轮进口流速均匀度均在91%以上,均匀度足以保证水泵性能。进水喇叭管、前导叶水力损失小,后导叶、出水喇叭管水力损失大。出水喇叭管出口断面流速分布不均匀,流态差。该装置最高效率为69.47%,对应工况流量为290L/s时,扬程为4.855m。在各个工况下,全贯流泵模型装置扬程比对照轴流泵装置扬程小,效率比对照轴流泵装置效率低,消耗的轴功率比对照轴流泵装置消耗的轴功率多。全贯流泵管路短,出水喇叭管出口流速大,扩散不充分,水力损失大,这是全贯流泵装置效率低的主要原因。     

樊口泵站水泵技术改造模型泵开发试验研究

湖北省樊口泵站装有目前亚洲单机容量最大的轴流泵．长期以来，泵站运行扬程远远低于设计扬程，造成运行工况差、气蚀破坏严重、叶片操作油压过高且低扬程下仍难于开启泵轮叶片，造成低扬程区域无法正常开机．中国水利水电科学研究院水力机电研究所为樊口泵站轴流泵改造进行了模型泵开发试验研究，为泵站水泵技术改造提供了性能优良的水力模型，可大幅度提高效率、降低能耗、改善气蚀性能，实现在2．5MPa的设计操作油压下对叶片进行全调节，全面解决现用泵目前在运行中存在的水力问题．在与原型泵装置全模拟的模型泵流道上进行的第Ⅰ方案和第Ⅴ方案模型试验结果表明，其中第Ⅴ方案的水力模型性能指标达到了国内先进水平．     

潜水轴流泵装置特性模型试验

对上海市薛家泓泵站立式潜水轴流泵模型泵装置进行了能量特性和空蚀特性试验,得出了叶片角0°和±2°时的能量特性和空蚀特性试验结果,探讨了不同消涡导流措施对潜水轴流泵模型装置性能的影响。结果表明,在各工况能量试验中泵装置运行平稳、无振动;隔涡板和导水锥两种消涡导流方案对泵装置能量特性无明显差异;泵装置空蚀安全裕量较大,在常遇扬程条件下运行不会产生危害性叶形空蚀;提出了减少立式潜水轴流泵装置流经电动机灯泡体、Γ形弯头及出口等处水力损失的措施。     

补料长度对井筒式出水流道水力性能的影响

为研究补料长度L对立式潜水轴流泵装置中井筒式出水流道水力性能的影响,设置L=0 mm、L=60 mm及L=120 mm的3种补料长度方案,并基于RNG k-ε模型对泵装置进行定常CFD数值模拟。研究不同补料长度下井筒式出水流道特征断面内部流动特性、水力损失及泵装置扬程效率,结构表明:补料长度越大,出水管内部的流态越平顺、静压分布越均匀,出水流道的水力损失越小,泵装置不同流量下的扬程效率也越高。综合来看,在井筒及出水管的连接段增设一定长度的补料能够有效地平缓出水管进口的流态,但过长的补料区域会带来加工上的不便,不能很好的体现立式潜水轴流泵装置的经济实用性,因此,在实际工程中,应该结合实际成本综合考虑。     

水泵叶轮直径对低扬程泵装置水力性能的影响

采用数值计算的方法,分别计算了具有不同水泵叶轮直径的立式轴流泵装置和灯泡贯流泵装置的流道水力损失,比较了水泵叶轮直径对流道水力损失的影响;根据叶片泵的相似律,分析了在一定设计流量条件下水泵叶轮直径与nD值的关系以及对水泵选型设计的影响。结果表明：选取较大的水泵叶轮直径将显著提高流道效率和泵装置效率;＂增径降速＂与降低nD值是一致的;在泵装置扬程较低的情况下,选取较小的nD值便于选用到水力性能较好的轴流泵水力模型。     

350ZLK—2特低扬程开敞式轴流泵装置的开发与应用

湖州市在泵站技术改造中，选用３５０ＺＬＢ－２型特低扬程轴流泵替代５０￣６０年代的１４ＺＬＢ－７０型轴流泵，提高了泵站的装置效率，降低了能耗。但由于该泵仍为传统的轴流泵，在特低扬程地区运行，泵站装置效率和能耗难于达到部颁标准。本文阐述了利用３５０ＺＬＢ－２型轴流泵的水力模型，针对其存在问题进行改造，研制开发了３５０ＺＬＫ０－２特低扬程开敝式轴流泵，该泵具有装置效率高、安装检修方便等特点。     

空化对轴流泵叶轮能量转化特性的影响

为了研究轴流泵空化对叶轮内部流动特性以及能量转化特性的影响,结合SST CC k-ω湍流模型与均相多相流模型对轴流泵进行了非定常空化计算。结果表明:随着有效汽蚀余量的逐渐降低,轴流泵内空化体积分数逐渐增加,诱导叶片表面出现侧向射流与漩涡等不良流态,对叶片出口流场的均匀性产生不良影响;自叶片进口至叶片出口,空化区域内的液体相对速度较未空化时增大,绝对速度与静压较未空化时减小。沿轴向,在无空化与空化初生时,动静扬程先不发生变化,随着泵进口压力逐渐降低,当有效汽蚀余量a=5.33 m时,静扬程不变而动扬程出现小幅增加,泵的水力性能出现小幅上升;在a=4.71 m时,静扬程下降且下降幅度高于动扬程上升幅度,泵扬程效率明显下降。随着空化程度的进一步增大,动静扬程继续下降,轴流泵水力性能急剧下降。     

贯流泵模型装置能量特性相关试验分析

泵装置的各过流部件对装置性能有不同程度的影响,采用物理模型试验方法对贯流泵装置能量相关特性进行研究,分析出水流道型式、导叶体及转轮叶片数对泵装置能量性能的影响,并对贯流泵装置与立式轴流泵装置进行能耗计算,论证在特低扬程(2.0 m以下)工况时,贯流泵装置具有明显的高效节能优点。     

大型低扬程泵装置水力设计关键技术的创新与发展

我国低扬程泵站建设的水平经历了由低到高的发展过程,特别是南水北调东线一期工程的建设,促进低扬程泵站的关键技术取得了长足的进步;为进一步满足南水北调东线二期工程等重大工程大型低扬程泵站的需要,对南水北调东线一期工程低扬程泵装置水力设计的关键技术进行了较为系统的总结和提炼.结果 表明:南水北调工程水泵模型及水泵装置同台测试为保障我国低扬程泵装置水力设计质量作出了重要贡献;大型低扬程泵装置的水泵选型新方法可保证低扬程泵站设计扬程工况位于泵装置高效运行区、最高扬程工况位于稳定运行区;采用分层次优化水力设计方法可以有效完成低扬程泵装置流道优化水力设计工作;立式低扬程泵装置宜优先采用肘形进水和虹吸式出水流道;对于特低扬程泵站宜优先应用前置竖井贯流式泵装置,可满足结构稳定和水力性能优异的要求;为实现泵站工程整体最优化设计,需要采用泵装置水力设计与泵房水工设计、结构设计之间的协同优化设计方法.     

大型泵站低扬程泵装置效率指标的推算

为了合理确定我国低扬程泵装置主要工况水力性能的考核指标,以适应我国大型低扬程泵站建设事业不断发展的需要,提出建立在水泵模型同台测试试验数据和流道优化水力设计研究成果基础上的推算低扬程泵装置效率的基本方法,即:泵装置效率由泵段效率和流道效率的乘积得到,其中,泵装置中的泵段效率由同台测试结果经修正后得到,流道效率由流道水力损失及泵装置扬程计算得到;应用该方法推算了大型泵站贯流泵装置和立式泵装置模型主要工况的效率考核指标。     

叶片数对轴流泵水力性能的影响

采用基于CFD数值模拟计算的方法研究叶轮叶片数和导叶叶片数对轴流泵水力性能的影响。对轴流泵的水力性能曲线进行数值计算并分析。结果表明,轴流泵的扬程随着叶轮叶片数的增加而增加,但并不是严格随着叶片的多少成比例升高,轴流泵效率随着叶轮叶片数的减小而增大,必需汽蚀余量随着叶轮叶片数的减小而增大。不同导叶叶片数下泵段扬程基本保持一致,说明导叶在进行配套设计完成后,单改叶片数对扬程影响很小,但是对效率影响较大,特别是大流量工况叶片数越多,效率越低。     

低扬程泵装置优化水力设计的关键问题

对低扬程泵装置的优化水力设计问题进行了较为深入的研究.将低扬程泵装置效率分解为水泵效率和流道效率两个方面,讨论了泵装置中泵段的概念和泵段效率的修正等问题,分析了流道水力损失对流道效率及泵装置效率的影响,通过实例说明了流道内的流速和流态对流道水力损失的影响,得到以下结论:在低扬程条件下,尽可能减小流道水力损失是提高泵装置效率的关键;减小流道水力损失的关键是降低流道内的流速和改善流道内的流态,其途径主要包括选择水力性能最优的泵装置型式和流道型式、适当降低水泵的nD值、选择更优秀的水泵水力模型、适当放宽流道控制尺寸、对流道型线进行充分的优化水力设计等.     

壁面粗糙度对轴流泵流场特性的数值模拟分析

为探讨壁面粗糙对轴流泵流场特性的影响,对某轴流泵设置不同粗糙度的壁面,通过仿真计算得到轴流泵在不同粗糙壁面影响下的性能差别。在壁面粗糙度的影响下,泵装置整体表现出扬程降低,效率下降,且效率下降幅值最为明显。在壁面粗糙度较小时壁面,粗糙度对性能的影响较明显;而在壁面粗糙度较大时,对性能的进一步影响较小。通过比较水力损失分布变化,得出叶轮室表面的粗糙度对性能影响最大。进一步针对叶轮导叶叶栅内部的压力变化进行分析发现,随着壁面粗糙度的增加,静压增量逐渐减小,这是扬程降低的主要原因。研究结果可为对轴流泵的加工制造及设计提供参考。     

低扬程泵装置选型设计一些问题的思考

从泵装置效率和流道效率的定义出发，分析了影响低扬程泵装置效率的主要因素，提出可采用流道水力损失较小的泵装置形式、适当增加水泵叶轮直径和对流道型线进行充分的优化水力设计等三种途径来减少低扬程泵装置流道水力损失；简要分析了贯流泵装置的分类和三种形式半贯流式泵装置的异同点；提出了进、出水流道优化水力设计的目标和评价流道水力损失的方法；简要分析了泵装置水力性能几种研究方法的特点及相互之间的关系。面对大型低扬程泵站建设不断提高的要求，提出：在低扬程泵装置水力设计的研究方面需进一步贯彻科学发展观，提倡多元化的研究和设计理念，深入细致地做好相关的技术准备工作，对水力性能、设计、制造、运行、管理和投资等方面进行多方案、全方位的综合比较。     

低扬程泵装置流动特性及水力性能研究进展

综述近年来低扬程泵装置流动特性及水力性能方面的研究进展,分别从进出水流道、叶轮和整体泵装置等方面对目前研究成果进行分析,指出为了更真实地描述泵装置流动与性能研究,应树立从装置的角度去认识泵装置及其各过流部件的内、外特性的思想。目前需要在泵装置内部三维流动测量和低扬程泵装置选型方法两方面作重点研究。     

虹吸式出水贯流泵装置结构特点及对比试验研究

广泛应用于低扬程和特低扬程泵站的贯流泵装置,传统设计基本采用平直管出水的结构型式。针对城市防洪泵站扬程低、年运行时间短、安全性和可靠性要求高的特点,提出了5种新型虹吸式出水流道的贯流泵装置结构型式,它们具有结构简单、断流可靠、安装检修方便、维修和养护成本低等优点。在保持模型泵不变的情况下,采用CFD数值模拟技术,进行了不同结构型式的虹吸式出水贯流泵装置数值分析、优化水力设计和性能预测。根据优化设计结果,在高精度试验台上进行了虹吸出水和直管出水的竖井贯流泵装置模型对比试验。试验结果表明,两种竖井贯流泵装置的水力性能基本接近,平直管出水和虹吸式出水都是合适的低扬程泵站出水流道结构型式;在特低扬程情况下,采用虹吸式出水流道的泵装置结构型式具有更明显的优势。     

吴小街排涝站泵型选择研究

针对吴小街排涝泵站扬程变化幅度较大的特点,在分析、对比轴流泵与导叶式混流泵水力模型的能量、汽蚀等综合特性的基础上,选择了211-80型导叶式混流泵水力模型,该模型具有高效率范围广、小流量区域运行稳定及适应扬程变幅大的特点;根据该水力模型的泵段特性曲线,选择三种不同方案进行了计算,经技术经济比较后确定了该泵站水泵的叶轮直径、转速和配套电动机功率等参数;通过对比分析该水力模型的装置特性与已有类似装置试验成果,笔者认为该站水力模型的选择与机组主要参数的确定是合理的,满足该泵站的设计要求,该水泵选型方法亦可供其他类似泵站参考.     

低扬程泵装置水力损失及水力设计流程分析

水力损失计算是泵装置性能预测的基础,文中给出了低扬程泵装置各过流部件水力损失计算公式,指出非设计工况下进水流道损失修正和出水流道环量损失的概念,有助于理解泵段性能与泵装置性能的差异。系统总结了基于性能预测和流动分析的低扬程泵装置水力设计流程,对南水北调泵站设计和建设具有一定的指导意义。     

大型低扬程泵装置现状及发展方向

大型低扬程泵站在江苏得到广泛的应用。低扬程泵装置型式多样,已经在水力模型、进水流道、出水流道设计和优化方面积累了丰富的经验。为了进一步提高低扬程泵装置的性能,需要加强理论创新、试验技术、性能研究等方面的工作。