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)劃地進行泵站的水力性能更新革新。以后，國度正在推行大型灌排泵站的更新革新名目，對泵站更新革新制訂的流程剖析圖及革新的經(jīng)歷可為同類泵站的更新革新供給肯定的參考價值。為確保更新革新后的泵站能平安、穩(wěn)固和高效地運行，須要對革新后的泵站進行模型安裝實驗鉆研。近幾年，學(xué)者們對泵安裝模型實驗的鉆研重要集中于軸流泵安裝和離心泵安裝實驗鉆研，而對混流泵模型安裝的實驗鉆研很少。本文以揚州大學(xué)江蘇省水利能源工程重點實驗室研發(fā)的混流泵水力模型為基本，配合原泵站鐘形進水流道、雙螺旋蝸殼壓水室和出水流道組分解模型泵安裝，對該泵安裝進行能量、空化、飛逸和水力脈動實驗，并對實驗后果進行剖析，為該泵站實踐運行供給有價值的實踐根據(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，對進、出水流道均不進行革新。通過葉片的從新設(shè)計進步泵站運行效力。針對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。首先進行鐘形進水流道的水力性能盤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)計的入流條件進行轉(zhuǎn)輪的初步設(shè)計及CFD 盤算剖析診斷其外部流態(tài)，若滿意請求則進行泵安裝全流道的水力性能盤算及外特征猜測，若沒到達工程請求則對水力模型進行修改，直至滿意工程請求落后行模型實驗，模型實驗后果也滿意請求則提交最終效果，若無則對轉(zhuǎn)輪和泵安裝水力盤算模型分手進行修改。針對該泵站的更新革新，揚州大學(xué)江蘇省水利能源工程重點實驗室共設(shè)計了3 副水力模型，在江蘇省水利能源工程重點實驗室的高精度水力機械實驗臺進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)的同臺測試，并最終運用于實踐泵站的更新革新，經(jīng)更新革新后該泵站現(xiàn)運行狀況良好。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、出水流道設(shè)計，更取決于水力模型的優(yōu)劣。針對該泵站的更新革新，分手進行了泵安裝局部與整體的水力性能數(shù)值盤算，為模型實驗任務(wù)的展開奠定基本。首先基于大型商用CFD 軟件ANSYS CFX 對鐘形進水流道進行獨立地數(shù)值盤算，獲取其外部流場及出口斷面的軸向流速散布，數(shù)值盤算后果如圖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為斷面中各個節(jié)點的軸向速度，為斷面的均勻軸向速度。鐘形進水流道出口斷面的流速散布作為葉輪設(shè)計的初始條件之一，采取簡樸徑向均衡活動模型和二維葉柵面元法葉片外型初步設(shè)計了混流泵轉(zhuǎn)輪，又因泵站的最低揚程與最低垂程間差4。5m，均勻揚程為4。6m，針對該泵站的特征，基于iSIGHT 優(yōu)化設(shè)計軟件采取多宗旨束縛函數(shù)對初步設(shè)計的轉(zhuǎn)輪進行優(yōu)化，最終優(yōu)化后的轉(zhuǎn)輪如圖3（b）所示。最后對泵安裝進行全流道的三維湍流數(shù)值盤算，取得其外部流場，立式蝸殼混流泵安裝進水流道外部流態(tài)良好，無漩渦、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)值盤算剖析的基本上，對泵安裝進行模型實驗鉆研。