后置燈泡貫流泵裝置進出水流道流態(tài)優(yōu)化研究.pdf

1、燈泡貫流泵裝置具有進、出水水流平順流暢、水力損失小，過流能力大，裝置效率高等特點，特別適用于南水北調東線泵站工程，具有較大的應用價值和發(fā)展?jié)摿?。但是，目前大型燈泡貫流泵機組在國內外的應用還很少，僅有一些裝置性能方面的認識，專門針對燈泡式貫流泵站進出水流道的研究幾乎沒有。而流道作為大中型泵站的重要組成部分，直接影響著泵站的裝置性能和安全可靠運行。因此，對燈泡貫流泵裝置進出水流道的流態(tài)優(yōu)化進行分析研究，對減少流道內水力損失，提高裝置效率有著

2、重要的指導價值。 隨著CFD理論技術和計算機軟硬件技術的發(fā)展，數(shù)值模擬方法在水泵裝置研究方面得到了越來越廣泛的應用。本文在這種背景下，采用三維湍流數(shù)值模擬的方法研究燈泡貫流泵裝置進出水流道流態(tài)的優(yōu)化。 本文以某后置燈泡貫流泵站為例，使用GAMBIT軟件完成了模型泵裝置的三維實體造型和非結構化網格的剖分，采用局部加密技術對實體進行了較高精度和較高質量的網格剖分?；贔LUENT軟件在兩種不同K-ε湍流模型基礎上對后置燈泡貫

3、流泵裝置內部三維湍流流場進行了數(shù)值模擬。數(shù)值模擬結果和模型試驗結果比較后，得出了較適合本例的RNGK-ε湍流模型，從而說明本文所采用的數(shù)學模型是合適的。 通過數(shù)值模擬計算，獲得了燈泡貫流泵裝置及進出水流道的流場：進水流道內水流順直；出水流道內有較大范圍的脫流和漩渦，主要受導葉出口環(huán)量和燈泡體的影響，其中導葉出口環(huán)量的影響比較明顯。并對出水流道中的特殊結構——燈泡體段進行了詳細的分析，同時對燈泡貫流泵裝置各部分的水力損失進行了計算

4、，結果表明出水流道燈泡體段水流很不均勻，燈泡體支撐和尾部區(qū)域都存在著漩渦和偏流，該段是水力損失最嚴重的地方。再針對出水流道燈泡體段的具體特點，擬定了流態(tài)優(yōu)化的具體方案。通過三維數(shù)值模擬，以各方案的水力損失，裝置揚程和裝置效率為目標函數(shù)，詳細分析了燈泡體段支撐型線和燈泡體尾部型線對出水流道流態(tài)和裝置性能的影響，最后得出了能夠較大程度提高裝置效率的優(yōu)化方案。數(shù)值計算的結果表明，過流部件的流線型越好，水流所受的阻力越小，泵裝置效率就越高。本文