水泵轉(zhuǎn)輪內(nèi)流場(chǎng)激光測(cè)量研究

采用美國(guó)TSI公司生產(chǎn)的最新三維粒子成像速度場(chǎng)儀（PIV）對(duì)軸流式水泵轉(zhuǎn)輪內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行激光測(cè)量：研究水泵轉(zhuǎn)輪的水動(dòng)力特性。通過(guò)測(cè)量出轉(zhuǎn)輪內(nèi)及其進(jìn)、出口的流速場(chǎng)，結(jié)合轉(zhuǎn)輪內(nèi)流動(dòng)的仿真計(jì)算，分析探求最佳的水泵轉(zhuǎn)輪參數(shù)；改進(jìn)和完善已有的水泵能量特性和改善汽蝕特性產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。...

轉(zhuǎn)輪直徑6900mm，轉(zhuǎn)輪室重40t，轉(zhuǎn)輪室的上游側(cè)通過(guò)法蘭與外配水環(huán)連接形成懸臂結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)輪室的下游側(cè)為伸縮節(jié)。轉(zhuǎn)輪室由收縮段、球面段、過(guò)度段、擴(kuò)散段組成，且各段板厚不一致。水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)外配水環(huán)軸向長(zhǎng)為1.955m，轉(zhuǎn)輪室軸向長(zhǎng)為4.255 m。

為便于水輪機(jī)檢修，轉(zhuǎn)輪室按上、下兩瓣設(shè)計(jì)。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪檢修時(shí)，將轉(zhuǎn)輪室上半部分吊出，下半部分降低約500mm后形成檢修平臺(tái)。在轉(zhuǎn)輪室外圈的收縮段、球面段、過(guò)度段、擴(kuò)散段的中間位置分別設(shè)置3道環(huán)向筋板。軸向按8等分布置筋板，形成籠狀結(jié)構(gòu)以提高轉(zhuǎn)輪室強(qiáng)度。將該環(huán)向加強(qiáng)筋板后移至焊縫處，并改過(guò)度段與擴(kuò)散段為法蘭(簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)輪室分段法蘭) 連接。待轉(zhuǎn)輪室組裝完成后，對(duì)轉(zhuǎn)輪室分段法蘭的內(nèi)接合縫采用了封水焊道的焊接工藝，該工藝在確保轉(zhuǎn)輪室分段法蘭的密封性能的同時(shí)具有一定柔性特點(diǎn)。

通過(guò)一、二、三維流場(chǎng)數(shù)值模擬分析研究，更加深刻地掌握水泵及泵站內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律。電算程序的編制及計(jì)算可以快速算出內(nèi)部流場(chǎng)的流速和壓力分布，從而可以判斷內(nèi)部流場(chǎng)是否有旋渦和負(fù)壓區(qū)，水泵是否產(chǎn)生汽蝕，機(jī)組是否振動(dòng)。通過(guò)三維逆解法研究，將三維流動(dòng)數(shù)值模擬和優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)。大大減少了規(guī)劃設(shè)計(jì)的盲目性，從而減少了模型試驗(yàn)的次數(shù)和試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，加快了規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)度，并且可以設(shè)計(jì)出效率更高，工程投資更省，抗汽蝕性能更好使用壽命更長(zhǎng)的水泵及泵站。本成果將推動(dòng)三維流動(dòng)數(shù)值模擬的研究和應(yīng)用，本項(xiàng)成果可用于流體機(jī)械有關(guān)的高等院校、科研設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、運(yùn)行管理等各行各業(yè)，在學(xué)術(shù)上、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益等方面具有非常重要的意義。 2100433B