摘要：本文针对工程中存在的漩涡危害机组安全运行的问题,以进水池内附底漩涡为对象,基于漩涡的动力特性设计带消涡叶片的消涡导轮,消涡叶片和导轮采用流线式结构,设计了消涡叶片数分别为4、6、8三种方案,采用数值模拟和模型试验研究了消涡叶片数对消涡效果和水泵性能的影响。研究结果表明:速度梯度是漩涡产生的关键因素,速度梯度差异导致漩涡的产生,欲消除漩涡需要减小速度梯度分布差异,保证流动分布均匀。消涡叶片数影响消涡效果和水泵性能,消涡叶片数为4片时导轮附近存在局部小尺度漩涡;消涡叶片数为8片时,在导轮附近产生较大的局部水力损失;消涡叶片数为6片时消涡效果最好、消涡导轮附近产生的局部水力损失最小,泵装置效率提高1.0~1.3个百分点。消涡叶片数过小消涡不彻底,消涡叶片数过多,会减少过流量,增加额外的损失,只有保证消涡措施产生的水力损失小于漩涡产生的水力损失,消涡措施才是最有效的。

摘要：采用体三维速度场测试系统V3V测量漩涡工况下立式轴流泵喇叭管下方的流场,分析了附底涡演变过程中漩涡区速度梯度分布、漩涡强度及漩涡涡动能的变化。结果表明:附底涡的发生过程是一个伴随着附底涡区速度梯度、漩涡强度及漩涡涡动能不断变化的过程。随着时间的推移,附底涡区速度梯度、漩涡强度及漩涡涡动能先增大,达到最大后保持0.4 s,然后迅速减小,附底涡形成发展的时间大于漩涡溃退消失的时间。在漩涡发展初期,随着距离进水池底部高度的增大,漩涡强度逐渐减小;在漩涡进入保持阶段后,附底涡满足漩涡强度守恒定理;受喇叭管内复杂环境的影响,附底涡强度从喇叭管内最先溃退消失,从上向下逐渐减小。本研究可为进水池优化设计提供理论指导。

摘要：我国黄河沿线取水泵站水泵机组存在严重的泥沙磨损问题。研究对象为一双吸离心泵,采用固液两相流数值模拟预测了泵内粒子运动规律和磨损特性。结果表明:流量对转轮内粒子的运动特性和磨损特性有着显著的影响。在不同流量工况下,转轮内的磨损位置和磨损率明显不同,叶片壁面总磨损率与流量工况成正相关变化,随流量的增加而增加。在小流量工况下,转轮内存在的漩涡和二次流对颗粒的轨迹有较大的影响。漩涡的存在会改变粒子浓度分布,加剧局部的摩擦磨损。研究结果为泵内磨损预测和设计提供理论指导,具有重要的学术意义和工程价值。

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。

摘要：针对可用于双向抽水的一种新型双向超低扬程泵装置,基于CFX软件对泵装置进行三维流动数值模拟,分析了泵装置的内部流动特性,并对泵装置的整体性能作出了预测。计算结果表明:在设计工况(流量Q=4.8m^3/s)与大流量工况(流量Q=5.4m^3/s)下,叶轮进口断面流速均匀度达到90%左右,叶轮进口断面流态良好,足以保证水泵的性能,扩散导叶出口断面流线较为平顺,扩散导叶对水流速度环量的回收较好。泵装置进水水力损失较小,出水水力损失较大。该装置在设计工况(流量Q=4.8m^3/s)下的效率最高,达到71.09%,对应的扬程为1.345m,泵装置高效区运行的流量范围较大。新型双向超低扬程泵装置在自流引排水且实际扬程很低的沿江滨湖地区,是一种可取的方案。