本文關(guān)鍵詞：低揚(yáng)程潛水貫流泵裝置三維流動數(shù)值模擬研究

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【摘要】：潛水貫流泵是一種低揚(yáng)程大流量臥式泵型,采用機(jī)泵同軸后燈泡式結(jié)構(gòu),適用于大流量、低揚(yáng)程的灌溉或排澇泵站。由于其優(yōu)良的水力性能、緊湊的結(jié)構(gòu)形式、良好的抗噪性和低廉的運(yùn)行費(fèi)用,泰州馬甸泵站在重建時(shí)選用潛水貫流泵方案。馬甸泵站的設(shè)計(jì)流量為60m3/s,單機(jī)流量12m3/s,灌溉設(shè)計(jì)揚(yáng)程1.17m,引水揚(yáng)程2.5m,葉輪直徑2m。目前對于潛水貫流泵裝置進(jìn)行全流道三維數(shù)值模擬和分析其過流部件的水力性能和壓力脈動的研究見刊較少。本文以數(shù)值模擬為研究方法,以馬甸泵站為工程背景,借助商用CFD軟件,研究潛水貫流泵裝置內(nèi)部定常流動特性和非定常流動下壓力脈動特性。通過對潛水貫流泵裝置進(jìn)行三維定常模擬,并分析三個(gè)特征工況下潛水貫流泵裝置各過流部件的內(nèi)部流動特性,所得結(jié)果如下：(1)進(jìn)水流道縱向結(jié)構(gòu)的不對稱性會影響進(jìn)水流道出口的水流流態(tài)。特別在小流量工況時(shí),這種結(jié)構(gòu)上的不對稱會造成進(jìn)水流道進(jìn)口處流速分布不均。進(jìn)水流道出口處軸向速度分布均勻度隨著流量的增加而增大,進(jìn)水流道的水力損失與流量二次方成正相關(guān)關(guān)系。在設(shè)計(jì)工況下,進(jìn)水流道出口的軸向速度分布均勻度為90%,能為葉輪室提供較好的流態(tài)。(2)葉片壓力面上的靜壓值大于吸力面上的靜壓值,葉片吸力面的進(jìn)口邊的靜壓值較低,在偏工況下,容易發(fā)生汽蝕。大流量工況下,葉輪內(nèi)脫流現(xiàn)象會先在輪轂處出現(xiàn),后隨流量的增大向輪緣處發(fā)展。(3)小流量工況下,導(dǎo)葉體內(nèi)存在大范圍的漩渦,影響泵裝置水力性能。導(dǎo)葉對能量回收效果較好的Q/QD范圍在1.000～1.037之間,設(shè)計(jì)工況時(shí)導(dǎo)葉能量回收效果較好。(4)出水燈泡段有調(diào)整和約束從導(dǎo)葉流出的水流作用。出水段水力損失最小值的Q/QD范圍為1.000-1.037,出水段的水力損失與泵裝置運(yùn)行工況相關(guān),在設(shè)計(jì)工況時(shí),出水段的水力性能較優(yōu)。(5)CFD對泵裝置水力性能的預(yù)測與模型試驗(yàn)所得趨勢基本一致,試驗(yàn)與CFD預(yù)測的高效區(qū)的范圍基本吻合。在三個(gè)特征工況下對潛水貫流泵裝置進(jìn)行三維非定常模擬,分析了各過流部件的壓力脈動,其結(jié)果如下：(1)設(shè)計(jì)工況下,進(jìn)水流道內(nèi)部脈動主頻主要為低頻脈動；小流量工況和大流量工況,進(jìn)水流道內(nèi)部脈動主頻為高頻脈動。大流量工況下,進(jìn)水流道內(nèi)部流動受到葉輪轉(zhuǎn)動的影響較顯著。(2)葉輪進(jìn)口壓力脈動的主頻均為葉頻,此處水流的流態(tài)受到葉輪旋轉(zhuǎn)的影響。設(shè)計(jì)工況時(shí),脈動主頻對應(yīng)幅值最小,葉輪進(jìn)口處具有更優(yōu)的流態(tài)。(3)各個(gè)工況下,葉輪出口斷面的壓力脈動幅值在輪轂和輪緣處較小。設(shè)計(jì)工況下,葉輪出口斷面輪轂處的水流環(huán)量較小,受葉輪旋轉(zhuǎn)影響較小。大流量工況下,導(dǎo)葉對水流環(huán)量的回收有限,葉輪內(nèi)存在脫流及回流,使得葉輪出口斷面壓力脈動復(fù)雜而混亂。(4)小流量工況下導(dǎo)葉出口斷面近壁區(qū)的水流流動較穩(wěn)定,其它區(qū)域的水流流態(tài)較差。大流量工況下,導(dǎo)葉出口斷面的大部分區(qū)域的脈動主頻仍受到葉輪轉(zhuǎn)動的影響,導(dǎo)葉對水流的環(huán)量回收效果較差。(5)偏設(shè)計(jì)工況時(shí)出水流道內(nèi)的水流的壓力脈動較為強(qiáng)烈,導(dǎo)葉對水流環(huán)量回收較差,對出水段內(nèi)的水流流態(tài)有明顯的影響。在設(shè)計(jì)工況下,出水流道內(nèi)脈動主頻為35.57Hz(2倍轉(zhuǎn)頻),與進(jìn)水流道內(nèi)主頻一致,脈動幅值順?biāo)鞣较蛑饾u減小。
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV136.2

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡治讓;;貫流泵簡介[J];排灌機(jī)械;1983年03期

2 ;新型潛水貫流泵通過江蘇省級新產(chǎn)品鑒定[J];機(jī)電新產(chǎn)品導(dǎo)報(bào);2003年02期

3 葛強(qiáng);陳松山;汪桂欽;王林鎖;嚴(yán)登豐;;燈泡式貫流泵站機(jī)組起動過渡過程仿真計(jì)算[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2006年05期

4 王新;李同春;邢磊;;燈泡貫流泵房三維有限元受力分析[J];南水北調(diào)與水利科技;2008年03期

5 陳茂益;;雙向潛水貫流泵在沙頭電排站中的應(yīng)用[J];廣東水利水電;2009年07期

6 金燕;劉超;湯方平;周濟(jì)人;;貫流泵裝置的研究進(jìn)展和應(yīng)用[J];水泵技術(shù);2009年04期

7 陳松山;蔣紅梅;周正富;何鐘寧;嚴(yán)登豐;;大型貫流泵站機(jī)組啟動過渡過程仿真計(jì)算[J];揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年03期

8 金燕;劉超;湯方平;周濟(jì)人;;大型貫流泵內(nèi)部流動數(shù)值模擬和特性分析[J];水泵技術(shù);2010年01期

9 裴蓓;仇寶云;申劍;黃根;;貫流泵機(jī)組結(jié)構(gòu)形式與關(guān)鍵部件比較分析[J];流體機(jī)械;2011年04期

10 ;燈泡貫流泵裝置研究開發(fā)[J];江蘇水利;2012年10期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 陳容新;曾崇;溫純彪;;豎井雙向貫流泵站機(jī)組設(shè)備選型設(shè)計(jì)與應(yīng)用[A];2009全國大型泵站更新改造研討暨新技術(shù)、新產(chǎn)品交流大會論文集[C];2009年

2 鄭源;張德虎;劉益民;乘鳴聲;夏軍;殷新建;;貫流泵裝置能量特性試驗(yàn)研究[A];中國水利學(xué)會2003學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年

3 宋振華;;貫流泵壓力脈動測試信號的采集及處理分析[A];蘇州市自然科學(xué)優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文匯編(2008-2009)[C];2010年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 本報(bào)記者 崔玉平 成吉昌 通訊員 張成華;瞄準(zhǔn)南水北調(diào)工程 亞太加快大型貫流泵研制步伐　[N];中國工業(yè)報(bào);2004年

2 張成華;亞太貫流泵揚(yáng)威淮河入海治理工程[N];中國工業(yè)報(bào);2005年

3 本報(bào)記者 陳磊;大型貫流泵,導(dǎo)引江水向北流[N];科技日報(bào);2011年

4 本報(bào)記者　 成吉昌 特約通訊員　 張成華;亞太貫流泵 山東“引黃”工程挑大梁[N];中國工業(yè)報(bào);2006年

5 本報(bào)記者 趙洪亮 通訊員 張仁田;東線“大型貫流泵關(guān)鍵技術(shù)與泵站聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化”研究取得階段性成果[N];中國水利報(bào);2008年

6 成吉昌 張成華;大流量的威力[N];中國環(huán)境報(bào);2006年

7 無極;江蘇研制大型貫流泵填補(bǔ)國內(nèi)空白[N];國際商報(bào);2002年

8 記者 駱耀明;月底試運(yùn)行 明年可調(diào)水[N];徐州日報(bào);2012年

9 本報(bào)記者 趙洪濤 蘇冠群 袁連沖;先進(jìn)模式助推高效管理 高效管理建設(shè)精品工程[N];中國水利報(bào);2008年

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1 金燕;貫流泵內(nèi)部流動的數(shù)值模擬與三維LDV測量研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2010年

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1 夏臣智;低揚(yáng)程潛水貫流泵裝置三維流動數(shù)值模擬研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2015年

2 羅庭;后置燈泡貫流泵裝置流動分析[D];揚(yáng)州大學(xué);2006年

3 楊照媛;后置燈泡貫流泵燈泡段參數(shù)化幾何造型方法研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2009年

4 徐峰;雙向貫流泵數(shù)值模擬研究[D];河海大學(xué);2005年

5 宋振華;貫流泵水力脈動測試分析[D];揚(yáng)州大學(xué);2007年

6 劉軍;豎井式貫流泵裝置水力特性及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2009年

7 裴蓓;大型貫流泵機(jī)組可靠性研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2011年

8 李慈祥;變頻變速燈泡貫流泵過渡過程研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2011年

9 蔣紅梅;前置豎井式貫流泵裝置三維湍流流動數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2011年

10 冷豫;燈泡貫流泵裝置三維湍流CFD研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2006年

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