導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)對斜流泵水力特性的影響

為研究混流式核主泵內(nèi)部流動情況,提高核主泵的水力效率,對不同結(jié)構(gòu)導(dǎo)流體的混流式核主泵水力模型的三維湍流流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究導(dǎo)流體結(jié)構(gòu)對混流式核主泵模型水力性能的影響。結(jié)果表明：對于只加導(dǎo)流環(huán)、導(dǎo)葉葉片對稱布置的導(dǎo)流體模型泵,當(dāng)導(dǎo)流環(huán)方案為l=15mm、θ=15°時,模型泵水力效率值最高;對于不加導(dǎo)流環(huán)、導(dǎo)葉葉片非對稱布置的導(dǎo)流體模型泵,當(dāng)γ1取24°時,模型泵水力效率值最高;對于加導(dǎo)流環(huán)、導(dǎo)葉葉片非對稱布置的導(dǎo)流體模型泵,當(dāng)導(dǎo)流環(huán)方案：l=15mm、θ=15°、導(dǎo)葉葉片布置方案γ1=24°時,模型泵水力效率值最高。研究結(jié)果揭示了不同結(jié)構(gòu)導(dǎo)流體對核主泵模型泵內(nèi)部流場的影響規(guī)律,為高效水力模型優(yōu)化設(shè)計提供參考。

針對國內(nèi)外規(guī)范對導(dǎo)葉開啟時間的不同規(guī)定,結(jié)合理論推導(dǎo)和數(shù)值計算實例,分析了不同的導(dǎo)葉開啟時間對水電站過渡過程的影響。實例研究結(jié)果表明,大波動過渡過程中的蝸殼動水壓力、沿管道軸線的壓力分布以及調(diào)壓室阻抗孔口壓差等參數(shù)均隨導(dǎo)葉開啟時間變化而變化。通過研究得到如下結(jié)論:國際電工技術(shù)委員會標(biāo)準(zhǔn)推薦的增負(fù)荷時間30～40s是合理的;在并入小網(wǎng)的水力干擾過渡過程中,需要將運(yùn)行機(jī)組最大初始開度限制在最大臨界開度之內(nèi),才能保證運(yùn)行機(jī)組轉(zhuǎn)速收斂于額定轉(zhuǎn)速,以滿足發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求。

水利學(xué)報 2005年1月shuilixuebao第1期 1 文章編號:0559-9350(2005)01-0120-05 導(dǎo)葉開啟時間對水電站過渡過程的影響 王丹，楊建東，高志芹 (武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點實驗室，湖北武漢430072) 摘要：針對國內(nèi)外規(guī)范對導(dǎo)葉開啟時間的不同規(guī)定，結(jié)合理論推導(dǎo)和數(shù)值計算實例，分析了不同的導(dǎo)葉開啟時間對 水電站過渡過程的影響。實例研究結(jié)果表明，大波動過渡過程中的蝸殼動水壓力、沿管道軸線的壓力分布以及調(diào) 壓室阻抗孔口壓差等參數(shù)均隨導(dǎo)葉開啟時間變化而變化。通過研究得到如下結(jié)論：國際電工技術(shù)委員會標(biāo)準(zhǔn)推薦 的增負(fù)荷時間30～40s是合理的；在并入小網(wǎng)的水力干擾過渡過程中，需要將運(yùn)行機(jī)組最大初始開度限制在最大臨 界開度之內(nèi)，才能保證運(yùn)行機(jī)組轉(zhuǎn)速收斂于額定轉(zhuǎn)速，以滿足發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求。 關(guān)鍵詞：

本文論述并比較了目前工程實踐中雙向抽水泵站的幾種實施方式,針對潛水泵的技術(shù)特點,提出一種半可調(diào)導(dǎo)葉式潛水貫流泵的設(shè)計思路,用實例論述其實施方式,并在工程實踐中獲得運(yùn)用,取得了良好效果。

nd值和淹沒深度——軸流泵貫流泵斜流泵選型 1、nd值的確定 n是泵的轉(zhuǎn)速，d是葉輪直徑，nd值是表示軸流泵汽蝕性能的重 要參數(shù)。 泵的轉(zhuǎn)速和汽蝕性能有關(guān)，限定nd值就等于限定葉片進(jìn)口外處 緣的相對速度。目前國內(nèi)模型泵試驗時的nd值為435，這時的葉片 進(jìn)口最大相對速度已超過20m/s。實際泵為安全起見，一般nd值要 小于435。 對于應(yīng)急使用，短時間運(yùn)行的泵站，如排澇泵站，選取較大的nd 值尚可接受。但是，對于南水北調(diào)這種調(diào)水泵站，要長期連續(xù)運(yùn)行， 應(yīng)盡量避免汽蝕，萬萬不可把轉(zhuǎn)速選高，nd值應(yīng)控制在400以下， 一般nd值取350～400。采用低轉(zhuǎn)速大直徑方案滿足低揚(yáng)程需要，也 就是用較高揚(yáng)程的模型在較低揚(yáng)程下使用，是一種值得推薦的方法。 混流泵的汽蝕損壞比軸流泵輕，可選用較大的nd值，電廠用的nd 值一般取450～550. 2、確

針對3種帶有不同集流器的后置導(dǎo)葉式軸流通風(fēng)機(jī),采用商業(yè)軟件numeca進(jìn)行整機(jī)的數(shù)值模擬,計算了各自的性能曲線。對比、分析了集流器對軸流通風(fēng)機(jī)性能的影響,研究了集流器與整機(jī)的匹配問題,為提高軸流通風(fēng)機(jī)的性能提供了依據(jù)。

72lkxa-26立式斜流泵 　　斜流泵又叫做導(dǎo)葉式混流泵，具有占地面積少、外徑小、易啟動以及效率高等優(yōu)性，是一種 性能和結(jié)構(gòu)介于離心泵和軸流泵之間的水泵，補(bǔ)償了兩者的缺點同時具有兩者的優(yōu)點，。斜流泵 的比轉(zhuǎn)速在290～590,目前其應(yīng)用范圍也開始逐漸向其他泵類產(chǎn)品的領(lǐng)域拓展。 　　tkx(s)、lkx(s)、lbx(s)型立式斜流泵，適合作大型火電站和核電站的循環(huán)泵，作冶金、城 市和農(nóng)田給排水和工礦工程泵，用來輸送55℃以下的清水、雨水、污水以及海水。 　　72lkxa-26立式斜流泵型號說明： 　　80lkxc-20a 　　80-泵的吐出口徑(寸，即2000/25=80) 　　l-表示立式斜流泵，t表示葉片可調(diào); 　　k-表示泵轉(zhuǎn)子可抽出，b表示轉(zhuǎn)子不可抽; 　　x-表示泵吐出口在基礎(chǔ)層之下，s表示吐出口在基礎(chǔ)層之上; 　　c-泵的設(shè)計順序; 　　20-泵設(shè)計點揚(yáng)程; 　　

88lkxa-27.5立式斜流泵 　　斜流泵又叫做導(dǎo)葉式混流泵，具有占地面積少、外徑小、易啟動以及效率高等優(yōu)性，是一種 性能和結(jié)構(gòu)介于離心泵和軸流泵之間的水泵，補(bǔ)償了兩者的缺點同時具有兩者的優(yōu)點，。斜流泵 的比轉(zhuǎn)速在290～590,目前其應(yīng)用范圍也開始逐漸向其他泵類產(chǎn)品的領(lǐng)域拓展。 　　tkx(s)、lkx(s)、lbx(s)型立式斜流泵，適合作大型火電站和核電站的循環(huán)泵，作冶金、城 市和農(nóng)田給排水和工礦工程泵，用來輸送55℃以下的清水、雨水、污水以及海水。 　　88lkxa-27.5立式斜流泵型號說明： 　　80lkxc-20a 　　80-泵的吐出口徑(寸，即2000/25=80) 　　l-表示立式斜流泵，t表示葉片可調(diào); 　　k-表示泵轉(zhuǎn)子可抽出，b表示轉(zhuǎn)子不可抽; 　　x-表示泵吐出口在基礎(chǔ)層之下，s表示吐出口在基礎(chǔ)層之上; 　　c-泵的設(shè)計順序; 　　20-泵設(shè)計點揚(yáng)程

采用連續(xù)方程、動量方程、交錯網(wǎng)格和simplec算法求解,對xp300-3型新型低比轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)噴射泵矩形葉輪、轉(zhuǎn)子腔和集流管的內(nèi)部流動進(jìn)行了全三維數(shù)值模擬.分析了旋噴泵內(nèi)部流動規(guī)律,得到了轉(zhuǎn)子腔及集流管內(nèi)部流動的速度場、壓力場及湍動能的分布規(guī)律.設(shè)計了5種不同進(jìn)口形狀的集流管,并分別整體組合,比較了該5種模型的優(yōu)劣,找到了集流管內(nèi)部流動的一些規(guī)律.分析及數(shù)值模擬結(jié)果表明:集流管橢圓型進(jìn)口長半軸跟轉(zhuǎn)子腔半徑相一致,長短半徑相差不大更有利于解決過水?dāng)嗝娉浞秩肓鞯膯栴},進(jìn)而減少其水力損失;通過對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行綜合平衡分析和比較,得出了最優(yōu)的參數(shù)組合.研究結(jié)果可為旋噴泵的性能預(yù)測以及集流管的優(yōu)化設(shè)計和能量損失分析提供理論依據(jù).

介紹循環(huán)水泵(斜流泵)在電廠中的作用、結(jié)構(gòu)及工作原理,分析循環(huán)水泵供水不足帶來的危害,為滿足電廠增容改造需求。根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行條件進(jìn)行分析,尋找簡單、可靠、有效、節(jié)約改造成本的最優(yōu)方案,結(jié)合電廠斜流泵的結(jié)構(gòu),編制改造方案,運(yùn)用葉片泵設(shè)計原理對其葉輪進(jìn)行水力設(shè)計,設(shè)計后的葉輪進(jìn)行圖紙裝配,葉輪制造及電廠實際安裝試驗,達(dá)到預(yù)期效果,滿足電廠增容改造需求,安全穩(wěn)定運(yùn)行,節(jié)約改造成本,縮短改造時間。

利用有限元分析軟件數(shù)值求解不同工況下混流泵的內(nèi)部流場,了解前置導(dǎo)葉調(diào)節(jié)工況的基本規(guī)律,以改善混流泵在非設(shè)計工況運(yùn)行時的水力性能。在葉輪葉片進(jìn)口部位讀取液流流入葉輪時絕對液流角、相對液流角、和絕對速度圓周分量的值,分析其隨前置導(dǎo)葉安放角改變而變化的規(guī)律。結(jié)果表明,葉輪進(jìn)口絕對液流角小于前置導(dǎo)葉安放角,流量越小相差的幅度越大;大流量工況下進(jìn)口預(yù)旋調(diào)節(jié)的效果比小流量工況更為明顯;在一定流量范圍內(nèi),通過進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)使得葉輪進(jìn)口液流滿足無沖擊進(jìn)口或者較小沖角進(jìn)口條件,可有效地改善混流泵在非設(shè)計工況的水力性能。

利用cfd數(shù)值模擬方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)水力性能試驗對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸的齒形迷宮滴頭流道內(nèi)流場進(jìn)行模擬計算,充分發(fā)揮其快速、低成本的優(yōu)勢,選取流量系數(shù)、流態(tài)指數(shù)和水頭損失系數(shù)3個指標(biāo)來分析齒形迷宮滴頭流道結(jié)構(gòu)參數(shù)對滴頭工作性能影響的規(guī)律。結(jié)果表明,齒角度α對流量系數(shù)的影響最大,其次是偏差量j,齒高h(yuǎn)對其影響最小;齒角度α對流態(tài)指數(shù)的影響最大,其次是偏差量j,齒高h(yuǎn)對其影響最小。

利用商用軟件fluent6.2,在雙坐標(biāo)系下,對雷諾時均n-s方程進(jìn)行離散,采用標(biāo)準(zhǔn)的湍流模型和simple方法進(jìn)行求解,對5種不同的葉片包角葉輪與同一個蝸殼的耦合流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出了低比轉(zhuǎn)速污水泵葉輪與蝸殼內(nèi)的壓力和速度分布規(guī)律,為低比轉(zhuǎn)速污水泵的性能預(yù)測,水力設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計提供了依據(jù).包角為190°的葉片工作面流速分布優(yōu)于其他包角葉片工作面的流速分布,且該葉輪在隔舌附近產(chǎn)生高壓區(qū)的面積明顯小于其他包角的葉輪,選擇優(yōu)化后包角為190°的葉輪試驗并與泵外特性模擬預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了對比.結(jié)果表明:若不改變泵水力部件其他幾何參數(shù),隨著低比轉(zhuǎn)速葉片包角由小向大變化,泵的內(nèi)流特性存在較明顯的差異,泵效率存在極大值.

通過fluent前處理軟件gambit對md40-6.3多級清水離心泵的導(dǎo)葉進(jìn)行三維建模,生成網(wǎng)格,利用fluent對設(shè)計工況下的三維紊流場進(jìn)行了計算,得知:速度流經(jīng)擴(kuò)散段逐漸減小,壓力逐漸增大,從反導(dǎo)葉出口的速度值可以看出反導(dǎo)葉出口的速度大于下級葉輪進(jìn)口速度,且出口處產(chǎn)生了旋渦,并且在壓力圖上可以看到在出口區(qū)產(chǎn)生了一個低壓區(qū)等流動特征.以此證明了此反導(dǎo)葉設(shè)計的不合理,為改進(jìn)其線型、軸間震度及葉片厚度的變化規(guī)律提供了依據(jù).

介紹斜流泵和軸流泵的新型吸入喇叭口、新型吸入喇叭口與傳統(tǒng)喇叭口相比的優(yōu)點,以及新型吸入喇叭口的設(shè)計與實際應(yīng)用。

運(yùn)用商用cfd軟件fluent,對旋流自吸泵內(nèi)部三維流場進(jìn)行了數(shù)值模擬.計算采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型,選擇多重參考系模型將葉輪流場與蝸殼流場進(jìn)行動靜耦合,得到導(dǎo)壁附近的壓力場及湍動能流場的分布規(guī)律.分析了導(dǎo)壁包角結(jié)構(gòu)對流場的影響,建立了性能預(yù)測模型,通過對導(dǎo)壁包角分別為55,°65,°70°這3種結(jié)構(gòu)尺寸模型的性能預(yù)測對比,探討了導(dǎo)壁結(jié)構(gòu)對于旋流自吸泵性能的影響.分析可知導(dǎo)壁結(jié)構(gòu)對性能有一定影響,65°包角為最佳導(dǎo)壁結(jié)構(gòu).通過預(yù)測與試驗結(jié)果的對比,二者結(jié)果較為一致.

利用cfd數(shù)值模擬和試驗兩種方法,以y80—100低比轉(zhuǎn)速離心泵為研究對象,分析了離心泵葉輪出口蓋板形狀與水力性能的關(guān)系,對傳統(tǒng)的圓弧形蓋板和新型的直邊型蓋板進(jìn)行了研究.從理論上分析了直邊型蓋板對離心泵性能曲線的影響.利用有限體積法對雷諾時均navier-stokes方程進(jìn)行離散,選用rngk-ε湍流模型,壓力和速度耦合采用simple算法,對兩種水力模型在7種不同工況下分別進(jìn)行數(shù)值計算,由數(shù)值計算結(jié)果重點分析了小流量工況下兩種模型內(nèi)部流場的動壓、靜壓分布情況,并繪制性能曲線,預(yù)測曲線與試驗曲線基本一致.研究表明:新型的直邊型蓋板具有消除性能曲線駝峰,提高泵的流量、揚(yáng)程的特點.研究成果有較好的實際工程應(yīng)用價值.

為了分析葉輪葉片厚度和導(dǎo)葉葉片厚度對混流式核主泵能量性能的影響,分別設(shè)計了3種不同葉片厚度的葉輪和3種不同葉片厚度的導(dǎo)葉,建立不同葉片厚度下的9種方案,通過數(shù)值模擬的方法分析了9種方案在設(shè)計工況下混流泵水力性能的變化情況。結(jié)果表明:葉輪葉片厚度變化對混流泵水力性能的影響明顯高于導(dǎo)葉葉片厚度,且導(dǎo)葉葉片厚度變化對混流泵水力性能的影響不大。

為深入研究后置導(dǎo)葉對軸流泵裝置性能的影響,結(jié)合南水北調(diào)北坍泵站模型機(jī)組試驗,利用gambit軟件,基于雷諾時均navier-stokes方程,選用s-a湍流模型與simplec算法對模型泵進(jìn)行數(shù)值模擬。對比模擬結(jié)果與試驗結(jié)果的外特性,并觀察其內(nèi)流場特性,發(fā)現(xiàn)在無導(dǎo)葉時葉輪出水后方區(qū)域流動紊亂,流線出現(xiàn)明顯的旋轉(zhuǎn),安裝導(dǎo)葉后較好地改善了軸流泵的內(nèi)流態(tài),有助于提高軸流泵的做功能力。

葉片泵在輸送氣液兩相混合介質(zhì)時,其揚(yáng)程和效率與輸送純液體相比,有不同程度的降低,降低的程度與氣泡群在葉輪內(nèi)的滯留狀況密切相關(guān)?，F(xiàn)文推薦一種實用的泵導(dǎo)葉水力設(shè)計的選型方法。該方法將含氣率α、增壓δp和氣液混輸泵綜合性能指標(biāo)λ作為選型的3個綜合考慮依據(jù),其原則是保證泵即使在高含氣比下仍有較強(qiáng)的增壓能力。按此方法對6組導(dǎo)葉設(shè)計方案進(jìn)行了選型,最后綜合評價增壓單元內(nèi)的葉輪和導(dǎo)葉,得到6組增壓方案

風(fēng)機(jī)有離心式和軸流式兩種。前者流量小,壓力高,平均效率低,一般只適用于壓力系數(shù)p=0.40以上的負(fù)荷變動不大的場合;后者正好相反,其流量大,壓力低,平均效率比較高,適用于0.15～0.30左右的低壓力系數(shù)范圍內(nèi)。華中工學(xué)院發(fā)明的“后置導(dǎo)葉翼型斜流式風(fēng)機(jī)兼有軸流式的大流量和離心式高壓力的優(yōu)點,在比轉(zhuǎn)數(shù)相同情況下,與現(xiàn)有離心式和軸流式風(fēng)機(jī)相比,具有明顯的高效率和低噪聲特性。

管式斜流風(fēng)機(jī)是放置在管道中的無蝸殼斜流風(fēng)機(jī),它的出口動能很大,無法利用,若安裝后導(dǎo)葉能明顯改善性能。傳統(tǒng)方法不能設(shè)計這種導(dǎo)葉,由于無法確定風(fēng)機(jī)出口流動方向。本文利用預(yù)估整機(jī)性能數(shù)值模擬提出一種數(shù)值方法來設(shè)計后導(dǎo)葉,并對導(dǎo)葉型線、安裝位置、葉片數(shù)、安裝角等參數(shù)依次進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果提高風(fēng)機(jī)全壓及其效率的相對值近20%。