扬州闸泵站潜水贯流泵装置性能试验与流场分析

为明晰扬州闸泵站潜水贯流泵装置的水力性能，采用数值模拟结合物理模型试验的方法分析该潜水贯流泵装置内流及水力性能，通过综合特性指标C.P.I对比分析了前后置灯泡体对泵装置能量性能的影响，优选了灯泡体后置的潜水贯流泵装置方案，灯泡体后置的潜水贯流泵装置最高效率达78.86%,此时流量为314.86 L/s,扬程为3.594 m,叶片安放角为+2°。在叶片安放角为-4°时，原型泵的飞逸转速达295.19 r/min,该飞逸转速为原型泵额定转速的1.75倍。各流量工况时直管式进水流道流线平顺，小流量工况时导叶体局部区域出现了回流且直管式出水流道内部螺旋状水流明显。随着流量的增大，灯泡体和出水流道的水力损失占比呈先减小后增大的趋势，灯泡体和出水流道占泵装置整个流道的水力损失比例最大。研究结果可为工程实践提供参考。     

大型灯泡贯流泵站全流道非定常湍流数值模拟

针对大型灯泡贯流泵为泵站振动的主要水力激振源,为分析研究流激振动产生的机理,应用不可压缩的连续方程、Reynolds平均的N-S方程和RNG κ-ε双方程湍流模型,模拟了大型灯泡贯流泵全流道三维非定常湍流流动,并采用滑移网格技术模拟机组内部的动静干扰,获得了流道内的流速与压力分布规律,通过对监测点的压力脉动时程作傅里叶变换获得流道内压力脉动的频谱特性,为泵站结构振动问题研究提供依据.     

贯流式泵站主机和辅助设备的节能设计及应用

文中结合贯流式泵站建设和运行经验,阐述了贯流式水泵的基本型式及特点,分析了灯泡贯流式机组的结构和水力性能,并对不同结构的贯流泵进行了对比试验,指出了辅助设备的设计特点。     

淮阴三站灯泡式贯流泵抗振安全度评价

针对泵站振动原因较为复杂,以淮阴三站工程为例,通过建立有限元模型分析了灯泡式贯流泵站结构的振源和自振特性,并结合泵站结构的自振特性进行了抗振安全度评价,得出水力振源远高于上部厂房的基频,可避免引发泵站结构共振,提出了减振防范措施.     

竖井贯流泵装置进出水流道优化分析

为了解竖井贯流泵装置的适用性,结合南通九圩港提水泵站,采用UG与ANSYS软件对进出水流道、叶轮和导叶体进行了实体建模与网格剖分,对比分析了初设方案与优化方案下竖井段、出水段、泵装置内部等的流场。结果表明,优化汇流段型线能够明显提高泵装置的水力性能,确保竖井空间及流道壁厚,有利于机组安装维护。根据优化结果适当调整传动比,提高水泵转速,可保证泵装置的最大扬程满足实际需求。     

竖井贯流泵装置压力脉动数值分析

为深入研究竖井贯流泵站机组振动产生的机理,以国内某大型竖井贯流泵站泵装置模型为例,基于ANSYS-CFX商用数值模拟软件,在不同工况下利用N-S方程和标准κ-ε方程模型分别计算全流道三维非定常湍流。结果表明,采样频率影响压力脉动特性预测、泵装置内压力脉动的主频率为叶片通过频率、在各工况下叶轮进口压力脉动从轮毂到轮缘逐渐增大、运行工况偏离设计工况时脉动幅度变大、水泵叶轮进口前的压力脉动沿轴向向前至0.5倍转轮直径处消失。通过对比泵站模型试验结果与数值模拟结果,验证了本文数值模拟结果的有效性。     

扩散导叶叶片位置对灯泡贯流泵装置水力性能的影响

以南水北调东线淮安三站后置灯泡贯流泵装置为例,采用ANSYS-CFX数值模拟方法计算并分析了不同的叶片位置对泵装置性能的影响。结果表明,不同的扩散导叶体叶片位置对扩散导叶体的压能恢复系数、水头损失以及内、外特性均有明显影响,且叶片位置与叶轮之间的距离存在着最优搭配。     

平面S型轴伸贯流泵装置泵内流动特性研究

为分析平面S型轴伸贯流泵装置泵内流动特性，采用软件CFX对平面S型泵装置开展三维全流道数值模拟，并采用能量梯度理论分析不同工况下泵装置内的流动特性。结果表明，不同流量工况下平面S型轴伸贯流泵装置进水流道内的水流均非常平顺，整体差异较小。出水流道内的水流流态差别较大，流量越小出水流道内流态越差。小流量工况下平面S型轴伸贯流泵装置内相同位置的压力脉动最大。小流量工况下出水流道内能量梯度差异最大，说明此工况下出水流道内会产生较大的能量损失。平面S型轴伸贯流泵装置出水流道设计时应尽量增加出水流道的平顺段长度，保证能量梯度分布均匀。研究结果为深入了解平面S型轴伸泵装置和优化设计提供了理论指导。     

杏林湾排涝泵站竖井贯流泵装置进出水流道流态的数值分析

运用三维湍流数值模拟方法对杏林湾排涝泵站竖井贯流泵装置进出水流道流态进行数值模拟,分析进水流道的流场均匀度和出水流道的扩散均匀性,提出优化方案。模拟结果表明,优化后的竖井贯流泵装置,在均匀进流的条件下,进水流道内的水流流态较好,竖井两侧流道内的水流流速分布较均匀,未出现明显的漩涡、回流等不良流态,水泵进流均匀、平顺;出水流道通过设置中隔墩的长度,不仅水流流态得到一定改善,而且中隔墩两侧水流流量分配基本均匀,有助于保证泵站良好的出水条件。     

基于有限元大型竖井贯流泵轴系强度及稳定性分析

为研究南水北调东线某大型竖井贯流泵装置设计方案轴系结构的稳定性,借助Ansys Workbench多物理场计算平台,基于CFD数值模拟和FEM有限元计算,对泵装置三维内部流场及轴系结构场进行了联合求解,研究了不同工况下贯流泵装置轴系的静力学特性。结果表明,随着扬程的增加,叶片两侧压差、轴系最大等效应力及最大位移增大,轴系最大应力集中位置由轴承与泵轴连接处变化到叶片与轮毂连接处,总变形沿轮毂到轮缘方向逐渐变大,其中叶轮轴系在设计扬程下最大等效应力为66.411 MPa,最大位移1.667 3 mm;对比泵轴直径、长度、支撑位置等变量参数发现,轴的直径是影响贯流泵装置轴系强度稳定性的主要影响指标,随着最大等效应力和最大位移值随泵轴直径增大1.1倍,分别减小了28.42%、34.86%;泵轴最优直径为0.346 5 m,推力轴承与泵轴连接处疲劳安全系数2.214 9为最小值,满足安全稳定的要求,对推力轴承与泵轴连接处和叶片与轮毂连接处进行加厚处理有利于提升机组稳定性。研究结果可为贯流泵装置水力设计和轴系强度分析提供参考。