水泵吸水池内部流场数值模拟和试验研究

水泵吸水池内的流动情况非常复杂，尤其在进水口附近存在很强的旋涡，并且会导致空化、振动现象的产生，从而降低泵站效率，因此研究水泵吸水池进口处流场分希状况具有很重要的意义。本文采用三维定常VOF两相流动模型，对进水口前的流态，尤其是空气吸入涡的流态进行数值模拟，并利用2D-PIV系统对进水口前流态进行测量从而对数值模拟进行验证。数值模拟结果和试验结果的对比表明，内部流场的模拟结果也与试验数据吻合较好，该模型能够很好的模拟吸水池的内部流动状况。     

不同结构进口对水泵吸水池自由液面的影响

水泵吸水池是影响泵站效率和安全运行的重要构筑物,自由液面与吸水池内各种旋涡的生成、空化的发生存在很大联系.本文利用二维PIV系统对吸水池自由水面进行了定量测量,通过图像处理技术,得到了不同结构进口下自由液面的分布情况.试验结果与采用VOF两相流模型计算的结果进行了对比,数值模拟结果可以模拟收缩结构后的跌水趋势,但与试验观察到的自由水面变化具有较大的差异,这表明VOF模型在模拟具有较大波动的跌水自由液面时还存在不足.     

水泵进水池旋涡研究的主要进展

泵站进水池中的旋涡直接影响进水池流态及水泵运行效率。本文就旋涡类型、影响因素及其进水池中旋涡的控制方法等方面的多年研究成果给予了分析和总结 ,对于进水池旋涡的水力模型相似性、PIV现代量测技术的应用及数值模拟的最新研究进展进行了综述。     

牛栏江-滇池补水工程高扬程大功率离心式水泵科研与设计

干河泵站是牛栏江—滇池补水工程的核心,选用的立轴单吸单级离心式水泵是我国轴功率最大的离心泵,水泵设计难度很大.干河泵站水泵是我国自行独立研究、设计和制造的高扬程大功率离心泵,本文介绍了干河泵站水泵的研究成果和结构设计,以及水泵采取的抗泥沙磨损措施.干河泵站大型中低比转速离心泵的开发标志着我国大型离心水泵的研发具有世界领先水平,对提高我国水泵行业的技术水平具有重要意义.     

大型泵站进水流场十字消涡板整流特性研究

为研究十字消涡板对喇叭管下方水体及进入喇叭管内部水体的整流效果，以一大型泵站为研究对象，采用CFD计算方法进行了泵站流场数值模拟。研究发现，不设置消涡装置时，进水池存在大尺度回流和旋涡，并且在喇叭管正下方存在高速度及高涡量区，从而导致水泵进口流态恶化。在设置了高宽比分别为6:8，6:15和6:24的三种十字消涡板后，进水池流场、吸水喇叭口入口断面及水泵进口断面的流速均匀性均有显著变化。相对于高宽比为6:8和6:24的方案，高宽比为6:15的方案能明显减小进水流场底面上高速区，流场变得更加均匀，使得吸水喇叭管中轴线纵剖面上的涡量分布特征值由不设置消涡装置时的0.508减小到0.101，喇叭管入口断面的涡量分布特征值由0.495减小至0.098，喇叭口入口断面的流速均匀度最大提高4.1%，水泵进口断面的均匀度最大提高3.2%。研究结果对大型泵站进水池流态控制有一定指导意义。     

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。     

大型泵站进水流道技术改造优选设计

进水流道的出口流态决定了水泵的进水条件,直接影响到水泵的能量性能、汽蚀性能和安全运行性能,在进水流道水力设计和模型试验中应给予特别重视。本文采用数值计算的方法,模拟了南水北调东线工程某大型泵站不同进水流道设计方案时的内部三维流动,计算结果与模型试验和泵站运行中观察到的实际情况相当吻合。把水泵进水条件和流道水头损失作为流道水力设计的目标函数,通过计算机数值模拟和优选,获得了优秀的进水流道设计方案。流道出口水流轴向流速的分布均匀度提高了3.26%,出口水流的偏流角减小了1°,水头损失减少了24.1%,水泵的进水条件得到了大幅度的改善。     

泵段、水泵模型测试段与泵段效率修正

根据低扬程大型泵站泵装置出水流道的水力设计要求,修正了＂泵段＂的定义,计算了水泵模型测试段中进出水管道的水力损失,并对＂泵段＂效率进行了修正;根据修正后的＂泵段＂效率对南水北调东线工程3个泵站设计工况的＂泵段效率＂、流道效率和泵装置效率之间的关系进行了验证性计算。研究结果表明：＂泵段＂宜定义为由水泵叶轮和导叶体这两个最基本的过流部件组成;南水北调工程水泵模型同台测试提供的水泵模型综合特性曲线表达的是水泵模型测试段的水力性能,其中包含了测试段中进水管道和出水管道的水力损失;大型泵站泵装置中的＂泵段＂性能应在水泵模型测试段水力性能的基础上考虑进出水管道水力损失进行修正;由水泵模型测试段性能修正得到的＂泵段＂扬程和效率均较水泵模型测试段高,设计流量时的扬程修正值约为0.15m左右;效率修正值与水泵模型测试段扬程有关,水泵模型测试段扬程愈低,修正值愈大,其幅度约为（1～4）%。流道效率根据流道水力损失及泵装置扬程计算得到,根据流道效率和修正后的＂泵段＂效率对设计工况的泵装置效率进行预测,其结果与泵装置模型试验得到的结果相比小于1%。     

南水北调东线工程梯级泵站机组变工况方式选择

分析比较大型水泵机组变工况方式，针对南水北调东线工程梯级泵站的特点，将其分为源头泵站、中间泵站、进湖泵站和出湖泵站，根据各泵站经济运行和安全运行的要求，合理选择机组变工况方式。源头泵站宜采用变速-变角方式；进湖泵站、出湖泵站宜采用变频变速或变角方式；中间泵站宜采用机械式运行全调节变角方式。成果对大型梯级泵站形式和机组设备结构功能的合理设计选型有重大意义。     

城市变频调速给水泵站的优化配置研究

在城市泵站设计与管理实践中,给水泵站的优化配置是不可或缺的组成部分,对于提升给水泵站的效率具有决定性的影响。对于城市变频调速给水泵站而言,负荷工况分析及其工况点流量分析是其优化配置的先决条件,在此基础上确定水泵的数量与类型,才能实现优化配置的目的。本文从泵站的工况分析出发,在此基础上建立了城市变频调速泵站的优化配置目标函数模型与数学模型,最后进行了仿真试验,确定了给水泵站优化配置的可行的水泵范围。     

压水堆核电站低压安注泵压降系数智能化计算的研究

为了保证数据的同步时效性,测量参数由就地临时仪表更改为变送器采集,并在控制系统内将数据进行智能运算,进而测得低压安注泵吸入口压降系数。利用已知的低压安注泵从换料水箱吸水进行冷段注工况下流量与扬程,根据模型进行推演得到低压安注泵从核岛地坑吸水进行冷段注工况下流量与扬程,并对核岛地坑至泵吸入口的压降进行保守计算得到低压安注泵可用汽蚀余量。压水堆核电站低压安注泵地坑吸入口压降系数智能化计算的研究在智能电站系统得到成功应用,为研究核电站LOCA事故工况安注泵安全运行提供了重要的原始数据输入,数据精确、精准、可信。     

多机组泵站侧向进水特性模拟和改进研究

某闸站结合式侧向进水泵站进水池内存在的不良流态会危害到水泵机组的正常运行。采用CFD(Computational Fluid Dynamic)技术对原方案前池和进水池的流态进行了数值模拟,通过数值计算发现:1#~10#进水池内存在大尺度的回流,所有进水池后壁处均有水流旋转。针对上述不良流态,在进水池内设置了三种不同的组合整流措施。计算结果表明:方案4——三段型隔墩、立柱和后隔板组合措施的整流效果最好。该组合措施下,大范围的回流区消失,进水池横剖面上的轴向速度分布均匀,各特征线上的流速均匀度提高3~11个百分点,后壁处的水流不再回旋,水流能对称均匀地流入吸水管,不良流态基本得到解决。该研究成果对其他同类泵站进水池的改造有一定的参考价值。     

自吸离心泵转速与自吸性能关系的研究

为研究自吸离心泵不同转速下的自吸性能,探讨自吸性能与转速的关系,设计了透明自吸离心泵装置,并采用高速摄像机拍摄了自吸初期蜗壳内部的气液两相流流态的演变,记录了吸入管的液位变化。自吸离心泵自吸过程被分为吸入期、进水期和出水期,总结了吸入期和进水期转速对自吸时间的影响规律。试验结果表明,自吸离心泵在较低转速下,自吸时间与转速成反比,因为吸入期结束时气液分离腔内液位未达到最高,含气率是影响自吸性能的主要因素,转速越高,含气率越高,排气效率越高,自吸性能越好;而在较高转速下,部分转速区间内自吸时间与转速成正比,是因为吸入期未结束时气液分离腔内液位已达到最高,影响了排气效率,同时转速越高气体回流速度越快,气体不能及时排出,还出现自吸离心泵自吸未能完成的情况。研究说明了转速与进水管液位和气液分离腔内液位之间的关系,通过解释排气效率揭示了自吸离心泵转速与自吸性能的关系,研究成果可为自吸离心泵的转速设计提供参考。     

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。     

旋转式双缸压缩机泵体定心间隙补偿值研究应用

双缸（双转子）旋转式压缩机因其高性价比,高可靠性,广泛的应用在大功率及变频空调上,但因其零部件多,组装工艺也相对复杂。本文主要是研究双缸泵体定心间隙变化对压缩机性能的影响,通过理论分析与试验验证相结合的方法,确保性能的前提下,通过对双缸下泵体最小扫描间隙偏心定心合理设计补偿值,降低泵体下线比例,提高生产效率,提高压缩机可靠性。     

泵站水泵蜗形进水池的试验研究

火电厂冷却水泵进水池通常采用矩形进水池,通过分析表明矩形进水池的流态并非十分理想,水力设计尚需改进。因此提出蜗形进水池方案代替矩形进水池,并且通过模型试验来研究两类进水池水力性能的优劣。试验中采用美国进水设计标准中旋度计测量涡角检验进水性能的方法。试验结果表明蜗形进水池优于矩形进水池。研究结论和传统的泵装置性能试验结论一致,表明通过涡角检验进水性能的方法是可靠正确的。     

大容量火电机组固液两相流离心泵数值分析及结构优化

广泛应用于300及600 MW等大容量火电机组的固液两相流离心泵,由于其输送介质的特殊性,在运行中存在磨损严重以及效率低下等问题,而对泵性能产生影响的主要因素包括泵输送介质的特性和泵体几何结构因素。该文具体分析了泵体结构因素如蜗壳喉部面积、叶片数、叶片包角等对火电厂固液两相流离心泵性能的影响,并以此为依据,对其进行结构优化设计,然后通过选取合理的模型以及控制方程,借助于Fluent软件对改进后的泵内流场进行数值模拟,验证优化设计的效果。模拟结果显示,优化设计后的固液两相流离心泵达到了额定出力,效率有显著提高。     

别墅排污泵的配电设计

结合别墅庭院集水井不同设置方式的优缺点,对别墅庭院分散设置的集水井排污泵配电进行了改进设计。结果表明,改进的加装远程抄表系统的排污泵配电总箱满足了远程抄表的要求,方便了电费收取,可对排污泵的供电进行监控,保障了排污泵供电的安全性及可靠性。