蜷曲式虹吸出水流道泵裝置水力特性及優(yōu)化.pdf

1、泵站出水流道是泵站工程水工建筑物重要組成部分，對(duì)于低揚(yáng)程的立式軸流泵裝置，虹吸出水流道具有斷流方式簡(jiǎn)單、水頭損失較小等特點(diǎn)，因此在立式軸流泵裝置的泵站工程設(shè)計(jì)中出水流道常采用虹吸出水流道。
　　本文原泵裝置模型是以某大型泵站泵裝置模型為原型，其采用的出水流道形式為蜷曲式虹吸出水流道，能夠較好的適應(yīng)當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件，縮短了泵站縱向長(zhǎng)度，從而節(jié)省了土建投資，具有較好的站身穩(wěn)定性。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于蜷曲式虹吸出水流道的研究并不多，所以對(duì)該種

2、類型的出水流道的水力特性還有待深入了解。
　　本文采用CFX軟件，對(duì)原泵裝置模型進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算結(jié)果表明:原泵裝置模型進(jìn)水流道軸向流速均勻度較高，流線平順，但是出水流道流線整體較為紊亂，存在多處漩渦;其出水流道的水頭損失主要來(lái)源于彎管段產(chǎn)生的水頭損失;水流經(jīng)過(guò)出水流道由于渦動(dòng)能的回收，渦量逐步減小，但是流經(jīng)出口附近時(shí)截面平均渦量有所增加，主要由于出水流道出口附近存在漩渦所致;對(duì)原泵裝置模型進(jìn)行外特性預(yù)測(cè)，將預(yù)測(cè)的結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)

3、行對(duì)比，兩者整體趨勢(shì)基本一致，在小流量工況下，預(yù)測(cè)結(jié)果比模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)揚(yáng)程略微偏小、效率稍微偏高，且差值很小，在設(shè)計(jì)工況附近及大流量工況高度吻合，表明計(jì)算結(jié)果可信。
　　針對(duì)原泵裝置模型出水流道存在的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)各截面中心之間的距離與截面面積的分布關(guān)系，發(fā)現(xiàn)原泵裝置模型出水流道出口截面明顯偏大，可以通過(guò)抬高出水流道出口底部高程，從而減小出口截面的面積、改善流態(tài)、提高泵站運(yùn)行的效率，同時(shí)可以減少工程量。針對(duì)原泵裝置模型出水流道下

4、降段進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化方案1的出水流道下降段流態(tài)得到了明顯的改善，各典型截面的平均渦量降低，出水流道水頭損失降低，出水流道出口截面的軸向流速均勻度提高13個(gè)百分點(diǎn)以上，泵裝置運(yùn)行效率在各個(gè)工況下，較原泵裝置模型提高了0.19個(gè)百分點(diǎn)至2.05個(gè)百分點(diǎn)，高效區(qū)明顯拓寬。
　　對(duì)出水流道整體進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，改變?cè)醚b置模型駝峰段截面面積，保證了出水流道各截面中心之間的距離與截面面積呈近似線性分布，優(yōu)化方案2很好的消除了原泵裝置模型出水流道

5、存在的多處漩渦，各典型截面的平均渦量得到了進(jìn)一步的降低，出水流道的水頭損失在各個(gè)工況下減少0.03m以上，出水流道出口截面的軸向流速均勻度達(dá)到了88％左右，提高了18個(gè)百分點(diǎn)左右，泵裝置運(yùn)行效率在各個(gè)工況下，較原泵裝置模型提高了0.23個(gè)百分點(diǎn)至3.64個(gè)百分點(diǎn)，其中在在大流量工況下，效率提高最為明顯。
　　研究了來(lái)流擾動(dòng)對(duì)進(jìn)、出水流道流態(tài)和水泵性能的影響，由于機(jī)組不對(duì)稱運(yùn)行，水流不能平順的流入進(jìn)水流道，通過(guò)水力特性的對(duì)比，來(lái)流擾