高性能低扬程轴泵水力模型开发与应用

针对南水北主财和平原水网地区泵站建设需要大量低扬程流泵的要求,介绍了新近开发的一批高性能轴流泵水力模型,这些模型具有流量大,效率高和汽蚀性能好的显著特点,其中部分水力模型已经应用在重点泵站工程中,实践表明,这些水泵的水力性能优良。     

已开发的系列轴流泵水力模型研究介绍

本文介绍现已开发的系列轴流泵水力模型（比转数ns=500,700,1000,1200,1350)的主要几何参数，性能及曲线，模型设计概况等问题和推广应用情况。     

轴流泵系列水力模型试验研究报告

轴流泵扬程低，直接进行计算设计性能难以保证，因而轴流泵，尤其是大型轴流泵，大多选择模型进行相似设计。本文介绍系列轴流泵水力模型试验研究的阶段性成果，在扬程4．5—10．5m区段内，给出6个模型的综合特性曲线供选用。同时对有关模型试验、叶片数控加工、模型的特点等进行了分析说明，对模型的技术指标作了评价。     

南水北调东线工程用泵水力模型设计与选型

为满足南水北调东线工程泵站的高效率、高可靠性的要求,提出了水泵水力模型针对性设计的概念。考虑泵装置中水泵性能的变化,采用等扬程、加大流量的方法初步确定水泵的设计参数。采用CAD技术与CFD计算相结合设计水泵水力模型。通过叶轮轮毂比、叶栅稠密度等主要几何参数的优化,以及导叶设计工况点的调整,实现水泵水力模型向高效区的移动,满足具体泵站运行工况的特殊要求,实现水泵装置综合水力性能的优化。     

轴流泵水力模型内部流动数值模拟

为满足南水北调东线工程对大量优秀的高比转速轴流泵的需求,采用不同于传统升力法和圆弧法的流线法设计了系列轴流泵水力模型,提出了从轮缘到轮毂线性修正的叶轮叶片环量分布规律,冲角按轮毂到轮缘增加的方式选择,取值范围为0°~3°,比转速越大,冲角取值越小.采用标准k-ε紊流模型和SIMPLEC算法计算了轴流泵水力模型三维定常流场,数值计算结果表明,数值模拟的性能曲线与同台测试的性能曲线基本吻合,叶轮轮缘的参数是水力模型高效率的关键,该系列模型实现了更高的效率和更宽的高效区特性,在南水北调东线一期工程4座泵站中得到应用。     

ZWX系列轴流泵水力设计与流动模拟

本文介绍一则用升力法对ZWX系列轴流泵的叶轮叶片进行设计的例子,应用Fluent软件进行流动模拟。根据流动模拟的结果对叶轮叶片表面及轮毂、轮缘处的叶型设计进行了修正,使其速度-压力分布比较理想,有利于改进轴流泵的效率。     

30°斜轴伸装置水力模型的开发及其应用研究

３０°斜轴伸泵是我院新近开发的新泵型。全面地分析了该泵型的装置模型试验及其能量特性、汽蚀特性和临界淹沿深度。根据试验结果，结合金湖泵站的工程参数预测了该泵站的直机性能。     

低扬程立式轴流泵装置模型试验研究

本文结合南水北调东线工程某大型泵站,对低扬程立式轴流泵装置进行一项模型试验研究。试验结果表明,该模型轴流泵装置在部分流量区域出现不稳定的马鞍形区,马鞍形区扬程范围大约在1.3Hd～1.6Hd,在各个叶片安放角度下的马鞍形区流量范围各不相同。该模型轴流泵装置的扬程有效稳定运行范围大约在0.69Hd～1.27Hd,流量有效...     

高比转数轴流泵水力模型设计与紊流数值分析

为满足低扬程泵站工程建设的需要,采用简单径向平衡流动模型和二维叶栅面元法叶片造型方法设计高比转数轴流泵水力模型。并用RNG k-ε紊流模型对水力模型进行数值分析,分析过程考虑了叶轮叶顶间隙的影响。模型试验表明,设计点相当准确。数值分析在设计点附近精度较好,能满足工程应用的要求,但在非设计工况误差较大。计算还表明,叶轮在正扬程时就出现了负的轴向力,从而解释了立式泵在低扬程运行时的抬机现象。     

一种低比转数耐磨离心泵水力模型的研究

速度系数法是设计离心泵过流部件的常规方法,建立在前人大量的数据统计基础上,形成了一般系数选取规律,它适用于普通离心泵设计。但对于低比转数离心泵,改变叶片出口角度等设计参数时,原有统计数据不再有效,需要探索新的设计规律。本文提出一种新的低比转数离心泵水力模型应用于耐磨泵设计,做了几个应用案例,通过水力试验结果并辅以CFD计算验证,确定了该水力模型对应的速度系数,充实了离心泵设计水力模型库。     

30°斜轴伸泵装置水力模型的开发及其应用研究

30°斜轴伸泵是我院新近开发的新泵型。全面地介绍了该泵型的装置模型试验及其能量特性、汽蚀特性和临界淹没深度。根据试验结果,结合金湖泵站的工程参数预测了该泵站的真机性能。     

泗阳抽水发电站技术改造的主泵水力模型选择

论述了泗阳抽水发电站技术改造的主泵水力模型选择和模型试验结果分析,试验分析表明:选用比速900的模型,在只需更换叶轮和导叶体的情况下,抽水流量至少可增加20%,而发电出力可提高50%.     

基于轴流泵间隙流动的新水力设计方法

轴流泵叶轮轮毂与轮缘处间隙流动及边界层对轴流泵性能的影响很大,应用Numeca及Flu-ent等软件对轴流泵叶轮轮缘间隙中的流动进行数值模拟,根据流动模拟结果对叶轮叶片型线及轮毂、轮缘处的叶型设计进行修正,使其速度-压力分布比较理想,并提出了基于间隙流动的轴流泵水力设计方法,这种新的水力设计方法有利于改进轮缘和轮毂处边界层以及轮缘间隙中的流动,达到提高轴流泵效率的目的。     

基于iSIGHT平台的轴流泵叶片水力性能优化研究

将数值优化技术与CFD流场计算相结合,由数学过程代替设计人员的经验,控制叶片设计修改方向,构建轴流泵叶片自动优化设计平台。以多学科优化软件iSIGHT为基础,以现有优秀的轴流泵叶片模型为研究对象,建立了参数化建模、网格划分、流场计算和数值优化相结合的轴流泵叶片自动优化设计平台。以叶轮效率最高为目标函数,以扬程和汽蚀余量为约束条件,用该平台对设计工况下的初始叶片进行自动优化设计。对比分析优化前后叶片的水力性能,优化后叶片的水力性能有所提高,表明本文采用的自动优化设计方法是有效和可行的。     

螺旋轴流泵的设计开发

在大量实践和设计的基础上,对螺旋轴流泵的参数进行分析,提出一种水力设计方法。给出了确定螺旋叶轮诸参数的关系式,设计了一种新型空间导叶,可减小泵的轴向尺寸,添加了便于叶轮拆装的叶轮盘。采用局部加厚的方法对叶轮轮毂和螺旋叶片进行处理,解决了单螺旋叶轮的平衡问题。制造出了样机,对样机进行了试验。还对螺旋轴流泵进行了系列化的设计。获得的结果:水力样机在运行过程中,获得了平缓下降的流量-扬程曲线和功率曲线,特性曲线上无马鞍形区、无过载现象发生,达到设计要求。设计的系列化产品具备大流量、无堵塞、无缠绕、无损性和高性能的特点。     

轴流泵出水流道水力损失试验研究

受导叶出流环量、出水弯管二次流等因素的影响,轴流泵单孔出水流道内为复杂的螺旋流,双孔出水流道左孔流量大于右孔流量,水力损失异常。采用五孔探针准确测定流道断面水流能量,实测分析出水流道水力损失特性,探讨减阻措施。结果表明,出水流道水力损失不符合与流量平方成正比的关系。与等圆出水管相比,渐扩出水流道可以减小水力损失,提高泵装置效率10％～30％;对单孔流道,轴流泵出口环量过大,增大了水力损失, 而微小环量会使水力损失略有减小;对双孔流道,两孔流量不等,存在偏流,水力损失增大。采用微小出流环量或无出流环量后导叶,可减小出水流道水力损失,提高泵装置效率6％-11％。     

轴流泵和导叶式混流泵模型研究及工程应用

轴流泵和导叶式混流泵,主要用于水利、市政、电厂和船坞等部门的供排水,在核电、舰船的喷水推进方面也得到了重要应用。为了给南水北调等工程提供优秀水力模型,进行了轴流泵、贯流泵、双向泵和导叶式混流泵水力模型的试验研究,这些模型已在南水北调等工程中得到了应用,并用其中一些模型进行了几个具体泵站的装置模型试验。介绍了泵（段）模型和泵装置模型的试验结果,分析泵段特性和装置特性之间的关系,为大型泵站水泵选型提供参考。