破罡湖東站泵裝置模型試驗及流道數(shù)值模擬研究.pdf

1、破罡湖東站兼具排洪和排澇兩個功能。排洪設(shè)計流量為68m3/s，設(shè)計裝機4臺套，水泵為2200ZLB18-5.7立式半調(diào)節(jié)軸流泵;排澇設(shè)計流量為30m3/s，設(shè)計裝機2臺套，水泵為2200ZLB16.8-6.6立式半調(diào)節(jié)軸流泵;水泵轉(zhuǎn)輪直徑都為2000mm，配套電動機均為TL1600-28/2600立式同步電機，單機功率為1600kW。泵站采用肘形進水流道和直管式出水流道。根據(jù)破罡湖東站工程的設(shè)計情況，分析選擇水力模型，選定南水北調(diào)天津同

2、臺測試TJ19水力模型。針對破罡湖東站選擇的水力模型和控制尺寸，通過泵裝置模型試驗，研究其水力性能，驗證水泵在泵站運行范圍內(nèi)能否安全、高效、穩(wěn)定運行。同時采用CFD仿真計算對泵站進、出水流道進行數(shù)值模擬，來輔助預(yù)測進、出水流道的水流特性。另外為了進一步提高進水流道的水流條件，本文還對進水流道進行了優(yōu)化。
　　本文針對TJ19模型，泵裝置試驗分別進行了五個葉片角度測試:-4°、-2°、0°、+2°、+4°。通過不同葉片角度的測試可以

3、得到不同葉片角度下的動力特性，則模型的綜合特性曲線和原型的綜合特性曲線可以依據(jù)試驗特性結(jié)果繪制。各葉片角度下的氣蝕性能以及臨界汽蝕余量的變化曲線可以通過測定不同葉片角度下的汽蝕余量而得到。開啟輔助泵，測得不同葉片角度對應(yīng)水頭的飛逸轉(zhuǎn)速，繪出水泵的飛逸特性曲線。利用電容式差壓變送器測量脈動壓力。根據(jù)試驗可知，泵裝置效率指標能達到較高的水平，不存在汽蝕危害，飛逸特性滿足規(guī)范要求，脈動壓力也在安全范圍內(nèi)。
　　本文采用三維紊流數(shù)值計算軟

4、件FLUENT，對破罡湖東站的進、出水流道內(nèi)的流動分布進行模擬分析，此次數(shù)值計算主要涉及的控制方程有:湍流瞬時控制方程、湍流時均控制方程、紊動能k方程、紊動能耗散率ε方程。進、出水流道主要采用三個性能指標進行評價:流道出口水流偏流角(θ)、軸向流速分布均勻度η、流道阻力系數(shù)S。數(shù)值模擬分析結(jié)果顯示肘形進水流道的水流轉(zhuǎn)向有序、收縮均勻，無脫流等不良流態(tài)，直管式出水流道滿足水流轉(zhuǎn)向有序、擴散平緩的水力設(shè)計要求。為進一步提升水泵的進水條件，對