立式蜗壳混流泵装置模型

立式蜗壳混流泵装置模型

 

泵站工程是重要的水利基本设备，在大规模内的农田和区域抗旱、防洪排涝、城镇供水，污水排放和跨流域调水等方面起着症结的作用。联合南水北调东线某低扬程蜗壳混流泵站的更新革新，提出了泵站更新革新的流程剖析图，有规划地进行泵站的水力性能更新革新。以后，国度正在推行大型灌排泵站的更新革新名目，对泵站更新革新制订的流程剖析图及革新的经历可为同类泵站的更新革新供给肯定的参考价值。为确保更新革新后的泵站能平安、稳固和高效地运行，须要对革新后的泵站进行模型安装实验钻研。近几年，学者们对泵安装模型实验的钻研重要集中于轴流泵安装和离心泵安装实验钻研，而对混流泵模型安装的实验钻研很少。本文以扬州大学江苏省水利能源工程重点实验室研发的混流泵水力模型为基本，配合原泵站钟形进水流道、双螺旋蜗壳压水室和出水流道组分解模型泵安装，对该泵安装进行能量、空化、飞逸和水力脉动实验，并对实验后果进行剖析，为该泵站实践运行供给有价值的实践根据。

 

第一、泵站更新革新钻研思绪

　　该泵站的革新仅限转轮叶片的从新设计，对进、出水流道均不进行革新。通过叶片的从新设计进步泵站运行效力。针对该泵站更新革新的特征，制订了如下的革新剖析流程图，如图1 所示。首先进行钟形进水流道的水力性能盘算获取其出口断面的流速散布，并将此流速散布作为叶轮设计的入流条件进行转轮的初步设计及CFD 盘算剖析诊断其外部流态，若满意请求则进行泵安装全流道的水力性能盘算及外特征猜测，若没到达工程请求则对水力模型进行修改，直至满意工程请求落后行模型实验，模型实验后果也满意请求则提交最终效果，若无则对转轮和泵安装水力盘算模型分手进行修改。针对该泵站的更新革新，扬州大学江苏省水利能源工程重点实验室共设计了3 副水力模型，在江苏省水利能源工程重点实验室的高精度水力机械实验台进行了两副水力模型的预研任务，最终优化后的一副水力模型加入了河海大学的同台测试，并最终运用于实践泵站的更新革新，经更新革新后该泵站现运行状况良好。该泵站的革新思绪可为其余泵站的更新革新供给参考。

 

第二、泵安装的CFD 剖析

　　泵安装的整体水力性能不只取决于水力性能优异的进、出水流道设计，更取决于水力模型的优劣。针对该泵站的更新革新，分手进行了泵安装局部与整体的水力性能数值盘算，为模型实验任务的展开奠定基本。首先基于大型商用CFD 软件ANSYS CFX 对钟形进水流道进行独立地数值盘算，获取其外部流场及出口断面的轴向流速散布，数值盘算后果如图2 所示，图2（b）、（c）和（d）中出口断面轴向速度散布等值线均以各工况该断面均匀流速为参考值，即vi ÷vau，其中vi为断面中各个节点的轴向速度，为断面的均匀轴向速度。钟形进水流道出口断面的流速散布作为叶轮设计的初始条件之一，采取简朴径向均衡活动模型和二维叶栅面元法叶片外型初步设计了混流泵转轮，又因泵站的最低扬程与最低垂程间差4。5m，均匀扬程为4。6m，针对该泵站的特征，基于iSIGHT 优化设计软件采取多宗旨束缚函数对初步设计的转轮进行优化，最终优化后的转轮如图3（b）所示。最后对泵安装进行全流道的三维湍流数值盘算，取得其外部流场，立式蜗壳混流泵安装进水流道外部流态良好，无漩涡、回流涌现，但双螺旋蜗壳压水室内流态较差，水力丧失较大间接影响了泵安装的水力性能。在数值盘算剖析的基本上，对泵安装进行模型实验钻研。