立式軸流泵進(jìn)水偏轉(zhuǎn)的數(shù)值模擬與V3V測試.pdf

1、中圖分類號：UDC：工學(xué)碩士學(xué)位論文立式軸流泵進(jìn)水偏轉(zhuǎn)的數(shù)值模擬與V3V測試碩士研究生：導(dǎo)師：專業(yè)：許健劉超教授水利水電工程揚(yáng)州大學(xué)二。一六年六月許健：立式軸流泵進(jìn)水偏轉(zhuǎn)的數(shù)值模擬與V3V測試摘要立式軸流泵作為一種成熟的泵型已在數(shù)百座大型泵站中得到了廣泛應(yīng)用。立式軸流泵裝置具有運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、安裝檢修方便和投資省、維護(hù)費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)，并且在設(shè)計、制造及運(yùn)行、管理等方面己積累了豐富的經(jīng)驗。軸流泵葉輪進(jìn)口水流流態(tài)對大型低揚(yáng)程泵站的安全、穩(wěn)

2、定和高效運(yùn)行具有很大影響。側(cè)向進(jìn)水等非對稱布置進(jìn)口形式，會引起水泵進(jìn)口水流偏轉(zhuǎn)和喇叭管內(nèi)產(chǎn)生回流及旋渦等不良流態(tài)，改變水泵的進(jìn)水條件，惡化水泵的能量特性和汽蝕特性。過去對軸流泵裝置進(jìn)口水流偏流問題已經(jīng)做了一些研究，但研究并不深入，或研究手段單一，并不能很好地揭示軸流泵進(jìn)口旋渦的產(chǎn)生機(jī)理及發(fā)展規(guī)律。對軸流泵進(jìn)水部分流態(tài)的深入研究不僅具有重要理論意義，同時也具有一定的實(shí)用價值。本文采用數(shù)值模擬結(jié)合實(shí)驗研究手段對立式軸流泵裝置進(jìn)口水流流動特性

3、進(jìn)行研究，特別是針對對喇叭管內(nèi)部旋渦的產(chǎn)生機(jī)理及發(fā)展規(guī)律進(jìn)行分析。首先，對軸流泵裝置進(jìn)行數(shù)值模擬計算，對計算結(jié)果進(jìn)行分析比較不同的進(jìn)水條件下泵裝置內(nèi)部流動特性，重點(diǎn)分析喇叭管內(nèi)部水流流動特性。然后以軸流泵試驗臺為基礎(chǔ)，對該泵裝置進(jìn)行性能預(yù)測和試驗驗證。并采用國際先進(jìn)的V3V非接觸性體三維測量技術(shù)對軸流泵裝置進(jìn)口喇叭管內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行流場測量，并將測量結(jié)果與數(shù)值計算分析得出結(jié)果進(jìn)行對比分析。根據(jù)性能預(yù)測結(jié)果，無偏轉(zhuǎn)進(jìn)水條件下進(jìn)水流態(tài)較好，裝置

4、效率最高，達(dá)到7457％，正向偏轉(zhuǎn)進(jìn)水條件與逆向偏轉(zhuǎn)進(jìn)水條件下進(jìn)水流態(tài)較差，裝置效率略低，分別為7339％和7366％；該立式軸流泵裝置的最高效率為7457％，此時流量為32L／s，揚(yáng)程221m；根據(jù)外特性試驗結(jié)果，該立式軸流泵裝置最高效率約為7451％，此時流量為3349L／s，揚(yáng)程為212m。數(shù)值計算與試驗測得數(shù)據(jù)接近。無偏轉(zhuǎn)進(jìn)水條件下水流由進(jìn)口平順地流向喇叭管方向，在進(jìn)水池內(nèi)有兩處明顯沿水流方向即沿進(jìn)水池中軸線對稱的回流區(qū)域。有偏

5、轉(zhuǎn)進(jìn)水條件下在運(yùn)行工況范圍內(nèi)會在進(jìn)水池內(nèi)產(chǎn)生表面旋渦，在喇叭管下方位置產(chǎn)生附底渦，在進(jìn)水池后壁處產(chǎn)生附壁渦。表面旋渦隨水流延伸至葉輪室，對水泵運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。隨流量的增大，喇叭管附近的表面渦逐漸延伸至喇叭管內(nèi)部與喇叭管內(nèi)的附底渦匯合增強(qiáng)旋渦，隨水流流入葉輪室，引起機(jī)組振動，降低泵裝置效率。無偏轉(zhuǎn)進(jìn)水條件下的軸向速度分布均勻度和速度加權(quán)平均角明顯優(yōu)于有偏轉(zhuǎn)進(jìn)水條件，無偏轉(zhuǎn)進(jìn)水條件下的水流流態(tài)優(yōu)于有偏轉(zhuǎn)進(jìn)水條件下的水流流態(tài)，帶有切向分速度