双向潜水贯流泵装置内流及水力性能分析

为明晰双向运行时潜水贯流泵装置的内流特征及水力性能,采用数值模拟技术对双向潜水贯流泵装置进行全流道计算,通过模型试验验证数值计算的有效性。结果表明：在叶轮的叶片安放角0°、双侧可调导叶的叶片调节角0°且灯泡体位于内河侧时,泵装置在排涝工况时最高效率为59.29%,引水工况时泵装置最高效率为58.41%;双向运行各流量工况时,叶轮进水侧的过流结构内部流线均平顺流态较好,叶轮出流侧的过流结构内部流态相对紊乱;在双向运行时,直管式流道的出口面轴向速度分布均匀度均大于92%,速度加权平均角均大于89°,直管式进水流道为叶轮提供良好的入流速度分布;在高效工况时,泵装置出水流道进口的偏流角均低于导叶体出口;叶轮所受的轴向力均随着流量的增大而减小。研究成果为双向潜水贯流泵装置的结构优化提供了一定的参考价值。     

大寨河双向流道泵装置模型试验及压力脉动分析

本文以大寨河泵站双向流道泵装置为研究对象,展开了泵装置能量特性、汽蚀特性、压力脉动特性及飞逸特性的模型试验研究,获得大寨河泵装置性能对应安全高效运行范围。结果表明,泵装置在叶片安放角-2°时,模型泵装置设计扬程处满足流量要求,泵装置效率为73.6%,扬程在1.0～4.0m运行工况范围内临界汽蚀余量均在6.0m以内,1.0m以下扬程汽蚀性能急剧变差。     

湿定子潜水贯流泵装置全流场分析

江西萍乡鹅湖泵站采用了四台叶轮直径2 250mm的湿定子潜水贯流泵,为探究不同叶片安装角度对该泵的性能及内部流动的影响,选用了比转速ns=850的湿定子潜水贯流泵模型泵为研究对象,对不同叶片安装角度和不同流量下的泵装置进行内部全流场分析,并预测其性能.研究结果表明:叶片进口角度从0°变到+4°时,对于湿定子潜水贯流泵装置,稳定运行的工况下的扬程性能曲线上移,效率性能曲线右移,高效区变宽.蝶阀导致小漩涡的产生,影响管内流动;小流量工况下,水流在流经导叶的背面时出现了明显的脱流情况.     

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。     

双向潜水贯流泵在沙头电排站中的应用

介绍了双向潜水贯流泵相对于传统水泵的优点,尤其适用于低扬程、大流量场合,在扬程和比转速相同的情况下,装置效率高于常规立式轴流泵和立式潜水轴流泵。通过分析沙头电排站调试运行时双向潜水贯流泵的各项指标,证明了双向潜水贯流泵可实现同一机组在内围暴雨时排水和内涌枯水时引水的双向功能,并改善了区域的水环境,取得了显著的经济和社会效益。实践证明,双向潜水贯流泵在内河涌整治中可以广泛应用。     

低扬程灯泡贯流泵水力特性及内部流场数值模拟

为了更加深入地研究灯泡贯流泵及其后置导叶的水力性能,采用CFD方法,借助于RNG k-ε湍流模型,应用SIMPLIEC算法,对灯泡贯流泵装置全流道进行了数值模拟,分析了其在4种特殊流量工况点下机组后置导叶的流动特性,研究了灯泡贯流泵的内部流动特征。结果表明:在最优工况点时,泵装置的内部流态较好,水流平直顺畅,导叶的导流作用最好;在小流量工况下,泵叶轮进口处出现了大范围的回流、漩涡区,叶轮出口处出水流的流态紊乱,相邻叶片翼型周围有明显的回流区,后置导叶翼型周围的流态紊乱,存在大范围的不良流态区域;在大流量工况下,叶片周围流态较好,出水流态内的回流区较少,但导叶周围的流态较差。可见,后置导叶对叶轮出口处水流的导流作用明显,偏离最优工况时,导叶区的水力损失较大。     

竖井贯流泵装置在定波枢纽泵站中的应用分析

定波水利枢纽泵站具有排涝、引水双重功能,设计排涝总流量为120 m3/s,泵站的泵装置结构选型和性能参数的确定合理与否直接影响工程建设的成效.对比分析立式轴流泵装置、斜15°轴伸泵装置和竖井贯流泵装置3种常用低扬程泵装置结构型式的优缺点,结合该工程的特点确定竖井贯流泵装置的设计方案.综合考虑泵站总投资、泵装置综合性能、...     

大型潜水贯流泵装置设计与应用

潜水贯流泵装置具有进出水流道顺直、水力损失小、泵装置效率高、土建结构简单、开挖深度小等突出优点。针对江苏省通榆河北延送水工程灌北、善南泵站特点,采用了单泵设计流量为10m3/s、叶轮直径为2m的卧式潜水贯流泵装置,这是目前我国叶轮直径最大的卧式潜水贯流泵装置。工程实践证明,潜水贯流泵装置应用于低扬程大流量泵站是可行的,在特低扬程下,可获得较高的泵装置效率。     

后置灯泡式贯流泵装置模型的优化与试验研究

结合南水北调东线工程金湖泵站低扬程大流量工况要求,研制了贯流泵装置水力模型。采用标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对该模型进行了全流场数值模拟,并对叶片出口和导叶之间的距离进行了优化。优化结果表明,当叶片出口和导叶之间距离为0.11倍叶轮外径时,内部流动较稳定,装置效率高;当该距离为0.03和0.33倍叶轮外径时,导叶出口分别形成了脱流区和旋涡区。流线运动轨迹表明导叶出口存在一定的剩余环量,呈螺旋流态进入出水流道,没有出现局部旋涡。优化后的装置模型经过3个不同试验台的试验,结果基本相符。试验结果表明,该模型流量大,效率高,在-4°叶片角下,最高效率达到79.40%;在2.92m扬程下,流量为329L/s,汽蚀比转速为1267,效率达到79.15%,该模型可供南水北调工程及其他工程选用。     

通吕河泵站的泵装置方案比选分析

根据通吕河水利枢纽工程泵站扬程低、流量小的特点,从技术、经济等方面分析竖井贯流泵装置、斜15°轴伸贯流泵装置、灯泡贯流泵装置3种不同形式的优缺点,并采用类推法进行综合技术分析,最终确定竖井贯流泵装置设计方案,通过2副优异水力模型的比较优选汽蚀性能更好的TJ04-ZL-07号水力模型。     

大型潜水贯流泵机组的研发设计和应用

通过对泵站机组结构形式设计、潜水贯流泵装置模型试验、工厂制作及真机试验等方面的研究,结合潜水贯流泵的自身特点,在特低扬程的情况下,选用单泵设计流量为10m3／s、国内最大叶轮直径为2m的卧式潜水贯流泵装置,可获得77％以上的泵装置效率。     

双向潜水贯流泵能量特性与振动模型试验

结合上海北横泾双向潜水贯流泵,进行了模型泵正、反向能量和振动试验研究.结果表明:正向工况水力损失比反向工况偏大, 效率比反向工况要低一些;高扬程下模型泵容易发生空化,流态出现紊乱,装置振动又加剧了空化形成和汽泡溃灭,导致水泵效率有所下降,低扬程(H=1～2 m)下双向潜水贯流模型泵具有良好的水力性能;正向工况模型最高效率区为59%～60%,反向工况模型最高效率区为60%～62%,且在高效率区附近,试验装置振动平稳,振幅较小,适用于低扬程双向泵站.     

低比转速高效贯流泵模型优化设计与试验研究

为深入研究后置灯泡贯流泵装置的性能,采用CFD数值模拟技术,对贯流泵叶轮和导叶体进行了优化设计,对叶片翼型、个数、厚度,导叶片的数量,距转轮出口距离对水泵性能的影响等进行了分析,且在分析过程中突破了传统贯流泵的运行范围,从而得到了低比转速高效贯流泵的水力模型。该模型的设计流量为0. 344 m~3/s,扬程为8. 22 m,比转速为630,装置效率最高为83. 45%。对得到的水力模型进行了模型试验验证,验证结果表明,数值模拟和模型试验性能曲线的变化规律一致,两者结果较为吻合。研究成果可为今后低比转速高扬程贯流式泵站工程的规划设计提供选型参考。     

灯泡贯流泵装置研究开发

该项目针对南水北调东线一期金湖站、泗洪站等低扬程泵站工程设计和建设需要,在学习、消化国外技术的同时,立足国内进行研究、开发。采用自行开发的泵水力设计软件设计了5套叶轮和导叶的贯流泵模型,并利用CFD方法对灯泡贯流泵装置进行系统优化。     

灌北、善南泵站潜水贯流泵装置的水力特性研究

通榆河北延送水工程灌北泵站和善南泵站扬程低且年运行时间较长,为得到较高的泵装置效率,采用了单泵设计流量为10m3/s、叶轮直径为2m的卧式潜水贯流泵装置。采用三维湍流流动数值计算和模型试验的方法,分别对这种型式泵装置的内外水力特性进行了研究,表明卧式潜水贯流泵装置具有水流平顺、均匀和流道水力损失小的优点,水力性能十分优异。     

高港泵站采用灯泡双向贯流泵的建设

高港泵站是江苏省境内长江水源北调、东引并结合排涝的大型提水工程．高港泵站一期工程设计供、排水流量为300m3／s，调水和排水设计扬程分别为2．5m和3．23m．泵站初步设计采用立轴泵双向流道方案，建议采用灯泡式双向贯流泵方案．灯泡式双向贯流泵方案比立轴泵双向流道方案可提高装置效率20％以上，减少主机、主泵设备费用1／5左右，节省站房工程量约1／4～1／3，减少动力、电气设备费用约1／4～1／3，动力由18000kW减少为15000kW等．建议对此方案作进一步研究．     

大型潜水贯流泵装置及泵站结构型式研究

研究开发了我国叶轮直径最大的卧式潜水贯流泵装置,单泵设计流量为10m3/s,叶轮直径为2m。该成果在采用三维湍流流动数值计算对潜水贯流泵装置优化水力计算、潜水贯流泵装置模型试验、大型潜水贯流泵结构设计、泵站站身及厂房结构型式等方面进     

双向超低扬程泵装置流动数值模拟

针对可用于双向抽水的一种新型双向超低扬程泵装置,基于CFX软件对泵装置进行三维流动数值模拟,分析了泵装置的内部流动特性,并对泵装置的整体性能作出了预测。计算结果表明:在设计工况(流量Q=4.8m~3/s)与大流量工况(流量Q=5.4m~3/s)下,叶轮进口断面流速均匀度达到90%左右,叶轮进口断面流态良好,足以保证水泵的性能,扩散导叶出口断面流线较为平顺,扩散导叶对水流速度环量的回收较好。泵装置进水水力损失较小,出水水力损失较大。该装置在设计工况(流量Q=4.8m~3/s)下的效率最高,达到71.09%,对应的扬程为1.345m,泵装置高效区运行的流量范围较大。新型双向超低扬程泵装置在自流引排水且实际扬程很低的沿江滨湖地区,是一种可取的方案。     

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。     

高扬程贯流泵湍流流动及流固耦合数值模拟

基于设计完成的高扬程贯流泵模型,应用Ansys Workbench软件,对高扬程后置灯泡式贯流泵内部的流动情况及结构静应力进行数值模拟,模拟讨论了在不同工况下的高扬程贯流泵运行时的湍流流动,在小流量工况下,贯流泵内部流态紊乱,会产生噪音及空化等问题;继而采用单向流固耦合的方法,模拟不同工况下泵叶轮部分的流动情况,最大等效应力随半径减小而增大,应力集中出现于工作面与轮毂交接处,形变则随着半径增大而增大,其最大值出现在轮缘处。在进行高扬程贯流泵优化设计时,需注意小流量工况时的流动特性及叶轮根部的强度校核。