大型箱涵式泵装置优化设计与试验

作     者：石丽建 汤方平 刘雪芹 谢荣盛 宋希杰 张文鹏 SHI Lijian;TANG Fangping;LIU Xueqin;XIE Rongsheng;SONG Xijie;ZHANG Wenpeng

作者机构：扬州大学水利与能源动力工程学院扬州225100 江苏省水利勘测设计研究院有限公司扬州225100 

基　　金：国家自然科学基金项目(51376155 51609210) 中国博士后科学基金面上项目(2016M591932) "十二五"农村领域科技计划项目(2012BAD08B03-2) 江苏高校优势学科建设工程项目(PAPD) 江苏省科研创新计划项目(KYLX15_1365) 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2017年第48卷第1期

页      码：96-103页

摘      要：为了研究箱涵式泵装置进、出水流道的水力性能,采用了基于CFD数值模拟计算和模型试验的DOE正交设计试验方法。对进、出水流道进行三维参数化建模,以进水流道出口断面速度均匀度和水力损失为目标函数,针对进水喇叭管、导水锥和出水喇叭管、出水导流墩控制尺寸进行五因素四水平的正交试验设计。通过CFD数值模拟手段,针对设计流量工况点,分别对进水流道和出水流道各16个设计方案进行数值模拟计算,分析不同控制尺寸对进、出水流道水力性能的影响。最后通过模型试验对优化方案数值计算结果进行可靠性验证。数值模拟和试验结果表明,通过DOE正交设计方法进行进水流道优化设计,可以得到各控制参数对进水流道水力损失和出口断面均匀度的主次影响,进水流道最大水力损失达到8.56 cm,最小水力损失为3.91 cm,优化方案水力损失为3.65 cm,出口速度均匀度达到93.07%,较初始方案水力损失降低了1.31 cm,出口速度均匀度提高了1.17个百分点;出水流道最大水力损失为46.07 cm,最优组合出水流道水力损失为32.53 cm,较原始方案水力损失减小了7.96 cm。根据泵装置全特性曲线可知,该泵装置出水流道水力损失在设计工况下最小,最高运行效率达到70.04%,最高运行扬程为4.0 m,在设计扬程1.36 m时,效率为66.82%,对应流量为34.31 m3/s。模型试验最高运行效率达到71.5%,在设计扬程1.36 m时,试验运行效率在64%左右,与数值模拟结果吻合较好。

主 题 词：箱涵式泵装置 优化设计 数值计算 试验 

学科分类：080704[080704] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 

核心收录：

D　O　I：10.6041/j.issn.1000-1298.2017.01.013

馆 藏 号：203210979...