破罡湖東站泵裝置模型試驗(yàn)及流道數(shù)值模擬研究.pdf

1、破罡湖東站兼具排洪和排澇兩個(gè)功能。排洪設(shè)計(jì)流量為68m3/s，設(shè)計(jì)裝機(jī)4臺(tái)套，水泵為2200ZLB18-5.7立式半調(diào)節(jié)軸流泵;排澇設(shè)計(jì)流量為30m3/s，設(shè)計(jì)裝機(jī)2臺(tái)套，水泵為2200ZLB16.8-6.6立式半調(diào)節(jié)軸流泵;水泵轉(zhuǎn)輪直徑都為2000mm，配套電動(dòng)機(jī)均為TL1600-28/2600立式同步電機(jī)，單機(jī)功率為1600kW。泵站采用肘形進(jìn)水流道和直管式出水流道。根據(jù)破罡湖東站工程的設(shè)計(jì)情況，分析選擇水力模型，選定南水北調(diào)天津同

2、臺(tái)測(cè)試TJ19水力模型。針對(duì)破罡湖東站選擇的水力模型和控制尺寸，通過(guò)泵裝置模型試驗(yàn)，研究其水力性能，驗(yàn)證水泵在泵站運(yùn)行范圍內(nèi)能否安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)采用CFD仿真計(jì)算對(duì)泵站進(jìn)、出水流道進(jìn)行數(shù)值模擬，來(lái)輔助預(yù)測(cè)進(jìn)、出水流道的水流特性。另外為了進(jìn)一步提高進(jìn)水流道的水流條件，本文還對(duì)進(jìn)水流道進(jìn)行了優(yōu)化。
　　本文針對(duì)TJ19模型，泵裝置試驗(yàn)分別進(jìn)行了五個(gè)葉片角度測(cè)試:-4°、-2°、0°、+2°、+4°。通過(guò)不同葉片角度的測(cè)試可以

3、得到不同葉片角度下的動(dòng)力特性，則模型的綜合特性曲線和原型的綜合特性曲線可以依據(jù)試驗(yàn)特性結(jié)果繪制。各葉片角度下的氣蝕性能以及臨界汽蝕余量的變化曲線可以通過(guò)測(cè)定不同葉片角度下的汽蝕余量而得到。開(kāi)啟輔助泵，測(cè)得不同葉片角度對(duì)應(yīng)水頭的飛逸轉(zhuǎn)速，繪出水泵的飛逸特性曲線。利用電容式差壓變送器測(cè)量脈動(dòng)壓力。根據(jù)試驗(yàn)可知，泵裝置效率指標(biāo)能達(dá)到較高的水平，不存在汽蝕危害，飛逸特性滿足規(guī)范要求，脈動(dòng)壓力也在安全范圍內(nèi)。
　　本文采用三維紊流數(shù)值計(jì)算軟

4、件FLUENT，對(duì)破罡湖東站的進(jìn)、出水流道內(nèi)的流動(dòng)分布進(jìn)行模擬分析，此次數(shù)值計(jì)算主要涉及的控制方程有:湍流瞬時(shí)控制方程、湍流時(shí)均控制方程、紊動(dòng)能k方程、紊動(dòng)能耗散率ε方程。進(jìn)、出水流道主要采用三個(gè)性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià):流道出口水流偏流角(θ)、軸向流速分布均勻度η、流道阻力系數(shù)S。數(shù)值模擬分析結(jié)果顯示肘形進(jìn)水流道的水流轉(zhuǎn)向有序、收縮均勻，無(wú)脫流等不良流態(tài)，直管式出水流道滿足水流轉(zhuǎn)向有序、擴(kuò)散平緩的水力設(shè)計(jì)要求。為進(jìn)一步提升水泵的進(jìn)水條件，對(duì)