貫流泵內部流動的數值模擬與三維LDV測量研究.pdf

1、貫流泵是南水北調東線工程中低揚程、大流量泵站的優(yōu)選泵型，特別是適用于大型泵站的燈泡貫流泵型式，成為近年來南水北調泵裝置研究的熱點。目前對于不同型式燈泡貫流泵裝置進行全流道數值模擬和針對燈泡貫流泵的過流部件單獨進行模擬分析的研究相對較少。本文采用數值模擬、模型試驗和流場測試的方法對不同型式的燈泡貫流泵裝置進行了全面的研究，主要有以下幾個方面：
　　 對不同紊流模型及其應用范圍進行了比較，針對貫流泵內部流動的特點，確定其內部流動模擬

2、采用考慮分離流動和渦旋效應的RNG k-ε紊流模型對貫流泵內部流動進行數值模擬。
　　 分析了不同工況下后置燈泡貫流泵裝置和前置燈泡貫流泵裝置內的流動狀況，并計算了兩者的外特性，性能曲線比較結果表明：本文所研究的前、后置燈泡貫流泵裝置的高效點出現(xiàn)在同一個流量點，后置的裝置效率比前置高一個百分點左右，但在非設計工況兩者的效率最大相差達5％左右，且后置燈泡貫流泵裝置的高效區(qū)要比前置燈泡貫流泵裝置的高效區(qū)寬。
　　 通過計算后

3、置燈泡貫流泵裝置各部分的水力損失，發(fā)現(xiàn)導葉體和燈泡段在水力損失中所占的比重比較大，針對這一情況重點研究了導葉的設計參數、進人孔和燈泡體形狀以及燈泡體支撐形式對裝置性能的影響，采用CFD技術對導葉和燈泡段過流部件進行了優(yōu)化。結果表明：導葉設計中的主要幾何參數如導葉體長度、導葉輪轂單邊擴散角以及導葉體內水流當量擴散角等都對裝置性能有影響，要根據實際情況合理選擇其參數值；對于確定葉片形狀和基本尺寸的導葉體，其葉片稠密度會影響整個泵裝置的水力性

4、能。葉片數過少，稠密度過小就會影響導葉回收環(huán)量的效果；而導葉數過多，稠密度過大會增大摩擦損失和排擠系數從而影響整個裝置的效率，所以在設計導葉時要認真考慮與葉輪葉片數匹配的導葉葉片數；根據流線型物體的水力阻力最小這一規(guī)律，將有可能的地方(如燈泡體尾部、進人孔和燈泡體支撐等)均改為流線型，選用優(yōu)良的流線型面可以將脫離點推向物體后緣，甚至完全避免脫離現(xiàn)象的發(fā)生。
　　 對配有“S”翼型葉輪的雙向燈泡貫流泵裝置內流場進行了分析，葉輪正、

5、反向運行時，其葉片表面的壓力分布相似，說明雙向葉輪具有相同的正、反向性能。但是加上了其他過流部件組成泵裝置后，由于進、出水結構不對稱，而使得雙向貫流泵裝置的正、反向性能有差別。本文主要研究了軸承支撐件對這種雙向燈泡貫流泵裝置性能的影響，結果表明：軸承支撐件的布置位置對裝置正、反向運行的性能有一定的影響。正向運行工況，軸承支撐件與燈泡體在葉輪兩側的方案其裝置效率高于軸承支撐件與燈泡體在葉輪同側的方案；反向運行時，則是同側方案的效率要略高于