立式蝸殼混流泵裝置模型

 

泵站工程是重要的水利基本設(shè)備，在大規(guī)模內(nèi)的農(nóng)田和區(qū)域抗旱、防洪排澇、城鎮(zhèn)供水，污水排放和跨流域調(diào)水等方面起著癥結(jié)的作用。聯(lián)合南水北調(diào)東線某低揚(yáng)程蝸殼混流泵站的更新革新，提出了泵站更新革新的流程剖析圖，有規(guī)劃地進(jìn)行泵站的水力性能更新革新。以后，國(guó)度正在推行大型灌排泵站的更新革新名目，對(duì)泵站更新革新制訂的流程剖析圖及革新的經(jīng)歷可為同類(lèi)泵站的更新革新供給肯定的參考價(jià)值。為確保更新革新后的泵站能平安、穩(wěn)固和高效地運(yùn)行，須要對(duì)革新后的泵站進(jìn)行模型安裝實(shí)驗(yàn)鉆研。近幾年，學(xué)者們對(duì)泵安裝模型實(shí)驗(yàn)的鉆研重要集中于軸流泵安裝和離心泵安裝實(shí)驗(yàn)鉆研，而對(duì)混流泵模型安裝的實(shí)驗(yàn)鉆研很少。本文以揚(yáng)州大學(xué)江蘇省水利能源工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的混流泵水力模型為基本，配合原泵站鐘形進(jìn)水流道、雙螺旋蝸殼壓水室和出水流道組分解模型泵安裝，對(duì)該泵安裝進(jìn)行能量、空化、飛逸和水力脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)后果進(jìn)行剖析，為該泵站實(shí)踐運(yùn)行供給有價(jià)值的實(shí)踐根據(jù)。

 

第一、泵站更新革新鉆研思緒

　　該泵站的革新僅限轉(zhuǎn)輪葉片的從新設(shè)計(jì)，對(duì)進(jìn)、出水流道均不進(jìn)行革新。通過(guò)葉片的從新設(shè)計(jì)進(jìn)步泵站運(yùn)行效力。針對(duì)該泵站更新革新的特征，制訂了如下的革新剖析流程圖，如圖1 所示。首先進(jìn)行鐘形進(jìn)水流道的水力性能盤(pán)算獲取其出口斷面的流速散布，并將此流速散布作為葉輪設(shè)計(jì)的入流條件進(jìn)行轉(zhuǎn)輪的初步設(shè)計(jì)及CFD 盤(pán)算剖析診斷其外部流態(tài)，若滿意請(qǐng)求則進(jìn)行泵安裝全流道的水力性能盤(pán)算及外特征猜測(cè)，若沒(méi)到達(dá)工程請(qǐng)求則對(duì)水力模型進(jìn)行修改，直至滿意工程請(qǐng)求落后行模型實(shí)驗(yàn)，模型實(shí)驗(yàn)后果也滿意請(qǐng)求則提交最終效果，若無(wú)則對(duì)轉(zhuǎn)輪和泵安裝水力盤(pán)算模型分手進(jìn)行修改。針對(duì)該泵站的更新革新，揚(yáng)州大學(xué)江蘇省水利能源工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共設(shè)計(jì)了3 副水力模型，在江蘇省水利能源工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的高精度水力機(jī)械實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了兩副水力模型的預(yù)研任務(wù)，最終優(yōu)化后的一副水力模型加入了河海大學(xué)的同臺(tái)測(cè)試，并最終運(yùn)用于實(shí)踐泵站的更新革新，經(jīng)更新革新后該泵站現(xiàn)運(yùn)行狀況良好。該泵站的革新思緒可為其余泵站的更新革新供給參考。

 

第二、泵安裝的CFD 剖析

　　泵安裝的整體水力性能不只取決于水力性能優(yōu)異的進(jìn)、出水流道設(shè)計(jì)，更取決于水力模型的優(yōu)劣。針對(duì)該泵站的更新革新，分手進(jìn)行了泵安裝局部與整體的水力性能數(shù)值盤(pán)算，為模型實(shí)驗(yàn)任務(wù)的展開(kāi)奠定基本。首先基于大型商用CFD 軟件ANSYS CFX 對(duì)鐘形進(jìn)水流道進(jìn)行獨(dú)立地?cái)?shù)值盤(pán)算，獲取其外部流場(chǎng)及出口斷面的軸向流速散布，數(shù)值盤(pán)算后果如圖2 所示，圖2（b）、（c）和（d）中出口斷面軸向速度散布等值線均以各工況該斷面均勻流速為參考值，即vi ÷vau，其中vi為斷面中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的軸向速度，為斷面的均勻軸向速度。鐘形進(jìn)水流道出口斷面的流速散布作為葉輪設(shè)計(jì)的初始條件之一，采取簡(jiǎn)樸徑向均衡活動(dòng)模型和二維葉柵面元法葉片外型初步設(shè)計(jì)了混流泵轉(zhuǎn)輪，又因泵站的最低揚(yáng)程與最低垂程間差4。5m，均勻揚(yáng)程為4。6m，針對(duì)該泵站的特征，基于iSIGHT 優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件采取多宗旨束縛函數(shù)對(duì)初步設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)輪進(jìn)行優(yōu)化，最終優(yōu)化后的轉(zhuǎn)輪如圖3（b）所示。最后對(duì)泵安裝進(jìn)行全流道的三維湍流數(shù)值盤(pán)算，取得其外部流場(chǎng)，立式蝸殼混流泵安裝進(jìn)水流道外部流態(tài)良好，無(wú)漩渦、回流涌現(xiàn)，但雙螺旋蝸殼壓水室內(nèi)流態(tài)較差，水力喪失較大間接影響了泵安裝的水力性能。在數(shù)值盤(pán)算剖析的基本上，對(duì)泵安裝進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)鉆研。