非均勻來(lái)流條件下軸流泵內(nèi)部壓力脈動(dòng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、中圖分類(lèi)號(hào)：UDC：工學(xué)碩士學(xué)位論文非均勻來(lái)流條件下軸流泵內(nèi)部壓力脈動(dòng)數(shù)值模擬研究碩士研究生：張麗萍導(dǎo)師：湯方平教授專(zhuān)業(yè)：水利水電工程揚(yáng)州大學(xué)二。一三年五月張麗萍：非均勻來(lái)流條件下軸流泵內(nèi)部非定常數(shù)值模擬研究I摘要水利是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，水利工程更是地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展不可或缺的先決條件，泵站工程又是水利工程的重要組成部分。其中，軸流泵因其流量大、揚(yáng)程低等特點(diǎn)在長(zhǎng)江中下游等地區(qū)的排澇泵站及南水北調(diào)等大型跨流域調(diào)水工程中廣泛應(yīng)用。但實(shí)際運(yùn)

2、行時(shí)水泵葉輪進(jìn)13斷面非均勻的流速，不僅會(huì)產(chǎn)生陣發(fā)性渦帶導(dǎo)致水泵性能的大幅下降，甚至?xí)饳C(jī)組產(chǎn)生嚴(yán)重的振動(dòng)和噪聲，嚴(yán)重影響泵站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，對(duì)不同來(lái)流條件下軸流泵壓力脈動(dòng)特性進(jìn)行深入研究和預(yù)測(cè)不僅具有重要的理論意義，更具有重要的工程實(shí)用價(jià)值。本文采用定常和非定常數(shù)值模擬的方法對(duì)軸流泵段進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究：結(jié)合軸流泵內(nèi)部流動(dòng)的特點(diǎn)，本文采用RaNGks湍流模型對(duì)軸流泵泵段進(jìn)行了定常和非定常數(shù)值模擬，模擬了七個(gè)不同流量工況下

3、的流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)與模型試驗(yàn)結(jié)果的外特性進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的可行性及可信性。并進(jìn)一步說(shuō)明非定常數(shù)值模擬在預(yù)測(cè)軸流泵外特性上較定常數(shù)值模擬準(zhǔn)確。通過(guò)分析模型試驗(yàn)驗(yàn)證后的數(shù)值模擬結(jié)果，揭示軸流泵內(nèi)部流動(dòng)特性?？紤]到葉輪和導(dǎo)葉的相互作用引起的軸流泵內(nèi)部壓力脈動(dòng)，本文對(duì)均勻來(lái)流時(shí)三個(gè)不同流量工況下的軸流泵內(nèi)部壓力脈動(dòng)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，得到各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)域特性，并經(jīng)過(guò)FFT變換得到頻域特性。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)：軸流泵內(nèi)部壓力脈動(dòng)頻率主要受葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)頻率控制

4、，較大壓力脈動(dòng)發(fā)生在葉輪進(jìn)口前；葉輪進(jìn)口處壓力脈動(dòng)從輪轂到輪緣逐漸增大，葉輪出口處壓力脈動(dòng)從輪轂到輪緣先減小后增大，導(dǎo)葉后壓力脈動(dòng)從輪轂到輪緣先增大后減??；小流量工況及大流量工況下壓力脈動(dòng)幅值較最優(yōu)工況大；受葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)影響，葉輪進(jìn)V1前壓力脈動(dòng)影響至葉輪中心前07D左右。本文建立了兩種不同類(lèi)型的非均勻來(lái)流進(jìn)口速度分布，引入不均勻度。通過(guò)與均勻來(lái)流數(shù)值模擬數(shù)據(jù)的外特性對(duì)比，得知非均勻來(lái)流I在揚(yáng)程、軸功率和效率預(yù)測(cè)方面均高于非均勻來(lái)流II，且