后置燈泡貫流泵裝置進(jìn)出水流道流態(tài)優(yōu)化研究.pdf

1、燈泡貫流泵裝置具有進(jìn)、出水水流平順流暢、水力損失小，過(guò)流能力大，裝置效率高等特點(diǎn)，特別適用于南水北調(diào)東線泵站工程，具有較大的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展?jié)摿?。但是，目前大型燈泡貫流泵機(jī)組在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用還很少，僅有一些裝置性能方面的認(rèn)識(shí)，專門(mén)針對(duì)燈泡式貫流泵站進(jìn)出水流道的研究幾乎沒(méi)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(yùn)行。因此，對(duì)燈泡貫流泵裝置進(jìn)出水流道的流態(tài)優(yōu)化進(jìn)行分析研究，對(duì)減少流道內(nèi)水力損失，提高裝置效率有著

2、重要的指導(dǎo)價(jià)值。 隨著CFD理論技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)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(lái)越廣泛的應(yīng)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(jìn)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(shí)體造型和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的剖分，采用局部加密技術(shù)對(duì)實(shí)體進(jìn)行了較高精度和較高質(zhì)量的網(wǎng)格剖分?；贔LUENT軟件在兩種不同K-ε湍流模型基礎(chǔ)上對(duì)后置燈泡貫

3、流泵裝置內(nèi)部三維湍流流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。數(shù)值模擬結(jié)果和模型試驗(yàn)結(jié)果比較后，得出了較適合本例的RNGK-ε湍流模型，從而說(shuō)明本文所采用的數(shù)學(xué)模型是合適的。 通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算，獲得了燈泡貫流泵裝置及進(jìn)出水流道的流場(chǎng)：進(jìn)水流道內(nèi)水流順直；出水流道內(nèi)有較大范圍的脫流和漩渦，主要受導(dǎo)葉出口環(huán)量和燈泡體的影響，其中導(dǎo)葉出口環(huán)量的影響比較明顯。并對(duì)出水流道中的特殊結(jié)構(gòu)——燈泡體段進(jìn)行了詳細(xì)的分析，同時(shí)對(duì)燈泡貫流泵裝置各部分的水力損失進(jìn)行了計(jì)算

4、，結(jié)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(yán)重的地方。再針對(duì)出水流道燈泡體段的具體特點(diǎn)，擬定了流態(tài)優(yōu)化的具體方案。通過(guò)三維數(shù)值模擬，以各方案的水力損失，裝置揚(yáng)程和裝置效率為目標(biāo)函數(shù)，詳細(xì)分析了燈泡體段支撐型線和燈泡體尾部型線對(duì)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(jì)算的結(jié)果表明，過(guò)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