摘要：为探究负扬程工况下双向流道轴流泵装置的运转特性,以太湖流域地区某一泵站所应用的双向流道轴流泵装置模型作为分析实例,采用SST(shear stress transfer)k-ω湍流模型对双向流道轴流泵装置的全流道进行非定常计算和流固耦合模拟,运用数值模拟的方法得到水力特性,并与实验结果进行对照分析,以此评估模拟方法的准确性。研究发现,在负扬程工况下,叶轮相当于泵装置中的制动装置。叶片表面的压力分布不均,与设计工况下的水泵运行压力分布差异较大,水流在叶端产生流动分离,导致压力面与吸力面的流速几近对称,叶轮内部的总体流速较为平均,决定叶片和导叶衔接部分涡量分布的核心因素是叶片数;轴向力随着流量增加而减少,呈负增长趋势;此推动力的量值甚至可能转变为负值;叶片的最大变形点位于叶片前段与轮缘相交的夹角上。该成果揭示了在负扬程工况下双向流道轴流泵的运行特点,对泵站系统的优化规划及安全性监测提供一定参考。

摘要：为探索将潜水电泵和双向流道泵装置结合在一起的双向流道潜水电泵系统,通过CFX软件对该系统进行全流道数值模拟,获得了系统内的流动特性,并预测了泵装置的水力性能。对进水流道内加设不同导流措施的水流特性进行了分析,结果表明,加设椭圆线导流锥的进水流道出口流速分布均匀度效果最好,能够防止有害旋涡,保证水泵运行的进水条件。应用特别设计的、单边18°的大扩散角出水室,有效地抑制了脱流和水力损失,确保水泵系统整体效率水平。在高精度水力机械试验台进行了模型试验。试验结果表明,泵装置扬程为3.11 m,流量为256 L/s,泵装置效率达到71.9%,正、反向分别高于可逆式双向潜水泵装置7和13个百分点。说明双向流道配立轴潜水泵装置具有良好的工程应用价值。模型试验结果和性能预测结果在高效区范围内吻合,数值计算得到较好的验证。

摘要：箱型双向流道泵装置结构简单,实用性好,然而传统的箱型双向流道泵装置存在泵装置效率较低、进水流道内易产生水下漩涡的问题,导致机组振动,危害运行安全。针对此类问题提出新型曲线扩散出水结构和进水导流墩设计方案,用于箱型双向流道泵站的更新改造。通过箱型双向流道泵装置内流场的数值模拟计算,分析了流动规律,获得了泵装置外特性曲线。同时在标准模型水泵试验台上进行了模型的性能试验,并与计算的性能曲线进行了比较,二者在高效区较为接近,说明计算可信。新的设计方案提高了泵装置效率,消除了水下漩涡,可以有效地保证泵机组运行的经济性和安全性。

摘要：为研究双向流道轴流泵装置的飞逸特性,以引江济淮枞阳站泵装置模型为研究对象,基于RANS方程和RNG k-ε模型,应用CFX软件对双向轴流泵装置全流道进行了非定常数值模拟,获得了不同扬程下的流量值及飞逸转速值,计算得到了单位飞逸转速.通过数值计算结果与试验结果相比较,验证了数值计算方法的正确性.结果表明:单位飞逸转速随着叶片安放角的增大而逐渐减小;水流通过泵段后流动变得不稳定,在出水流道中产生大量旋涡;叶轮进口处压力脉动主频为叶轮转频的叶片倍数,压力脉动幅值从轮毂到轮缘逐渐增大;叶片吸力面中部压力分布较不规律,叶片压力面头部及吸力面尾部存在高压区,且面积随飞逸扬程增加而变大;叶片尾部流速较大,边缘存在流动分离现象,而头部存在低速区域,扬程增大后低速区面积增大,流场更加不稳定.研究结果可为泵装置的设计优化及安全管理提供一定参考.

摘要：为了在现有滴灌管(带)生产设备加工成型,改进了滴灌双向流道结构.针对这一新型流道,探索分析流道结构参数对其水力性能的影响.以流道4个关键结构参数为因素,基于正交试验设计方法,设计16组方案并制作流道样件,进行水力性能试验.采用极差分析和方差分析研究各结构参数对水力性能的影响效应.利用多元线性回归,建立流态指数和流量系数与4个结构参数的回归模型.结果表明,流道过水宽度,对流态指数的影响最显著,分水件与边壁距离的影响最小;分水件与边壁距离对流量系数的影响最大.回归模型效果显著,且准确度较高,可用于流道流态指数、流量系数的预测,研究结果可为新型双向流道的参数化设计及其结构优化,提供一定的理论指导.

摘要：为研究双向流道灌水器水力性能,将其结构单元作为研究对象,以分叉角和回转半径两个结构参数为影响因素,采用正交试验设计16种结构参数组合方案,利用计算流体动力学软件Ansysfluent对流道内部流体的流动状态进行数值模拟,通过量纲分析建立流道结构参数与流道单元局部水头损失的回归模型。结果表明:双向流道单元局部水头损失与分叉角、回转半径和流道流速有关,分叉角与局部水头损失呈负相关关系,回转半径和速度与局部水头损失呈正相关关系;当入口流速为固定值时,分叉角为32.4°、回转半径为1.72 mm,流道单元局部水头损失最大;当设置10个流道单元时,交叉排列方式组合的灌水器流态指数较优。

摘要：沿江泵站承担了灌溉、排涝、水环境治理等双向引排水任务,受长江潮位影响,双向水泵装置经常运行至零扬程附近,实际流量超过设计值30%以上,流道水力损失增大,流态紊乱,易引起水力振动,影响机组运行安全。采用CFD技术对沿江某低扬程双向流道泵装置进行水流流动及压力脉动特性研究,并结合模型试验进行验证。研究表明:超低扬程工况下,泵装置进出水流道盲端存在较大回流,出水流道内回流强度较大,导致水力损失增加;进水流道内测点主频为6倍转频,次主频为1/8倍转频;出水流道内测点主频无明显规律,但幅值相近,低频脉动占主导地位。研究成果可为沿江泵站超低扬程工况下水泵装置水力振动研究提供参考。

摘要：本文对“工字型”双向流道的过流特性及流态进行了试验分析 ,结合望虞河泵站模型试验 ,对“工字型”双向流道泵装置特性进行了试验研究 ,得出了泵装置综合性能曲线。同时对流道内的流态进行了观测研究 ,提出了改善流态的有效措施。该研究成果不仅对望虞河泵站的设计和施工提供了必要的依据 ,对以后同类低扬程泵站的选型和设计同样有较大的参考价值。

摘要：针对双向流道挡水件中后部存在较大低流速区的问题,对原有结构改进后提出新型双向流道结构。为了研究新型双向流道结构参数对其水力性能的影响,选取5个关键参数作为试验因素。采用均匀试验设计方法,设计8组试验方案制作流道样件,分别在不同水头压力下测得各流道样件出流量,计算其流态指数及流量系数。采用通径分析定性地分析各结构参数对水力性能的影响效应。利用多元线性回归分析,建立了流态指数和流量系数与5个结构参数之间的量化模型,并通过试验验证了其准确性和可行性。结果表明,挡水件底部高度是流态指数的主要增进因子,而分水件与上挡水外壁的距离是其主要限制因子;挡水件垂直部分高度是流量系数的主要决策变量,且各参数都为增进因子。建立的量化关系模型效果显著,准确性高,定量地揭示了流道结构参数与其水力性能的关系,对设计性能良好的双向流道有一定指导意义。

摘要：为探明双向流道汇流角对灌水器水力性能的影响,采用数值模拟分析方法,研究6组汇流角度下双向流道灌水器水力性能及抗堵性能变化规律。结果表明:随着双向流道汇流角的增大,灌水器流量系数及流态指数均逐渐增大,当汇流角为45°、60°、90°、105°时,灌水器流态指数约为0.5,当汇流角为135°、165°时,灌水器流态指数大于0.7;灌水器双向流道存在主流区与旋涡区,随着汇流角的增大,流道内低速旋涡区范围明显减小,水流对冲消能作用减弱;流道内固体颗粒运动轨迹随流道结构变化明显。在汇流角小于90°时,颗粒更易进入旋涡区做涡团运动,且主要出现在靠近流道进水口的流道单元,灌水器发生流道堵塞的概率很大。水流汇流角度大于90°时,水流携沙能力增强,颗粒在流道内停留时间减小,流道抗堵能力增强。双向流道灌水器在汇流角为105°时,具有相对优异的水力性能和抗堵性能,灌水器流道设计时可优先考虑。