前置導(dǎo)葉調(diào)節(jié)混流泵性能數(shù)值模擬

HD型導(dǎo)葉式混流泵-2010

涌泉80hd-3型導(dǎo)葉式混流泵,是小型立式混流泵水設(shè)備,適用于農(nóng)田灌溉以及基本建設(shè)、釀造、造紙、制藥及養(yǎng)殖等生產(chǎn)的取、排水等作業(yè),具有質(zhì)量小、體積小、流量大、

借鑒泵葉輪的反問題設(shè)計(jì)理論,用fortran語言編程實(shí)現(xiàn)了高比轉(zhuǎn)數(shù)混流泵空間導(dǎo)葉的水力設(shè)計(jì)。提出了采用流線迭代法求解軸面流動,應(yīng)用逐點(diǎn)積分法進(jìn)行導(dǎo)葉葉片繪型,在保角變換平面上加厚葉片和修圓葉片頭部、尾部的基本理論和方法;討論了導(dǎo)葉葉片安放角分布規(guī)律、葉片出口邊位置對設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果的影響。該方法設(shè)計(jì)計(jì)算精度高,能得到光滑的葉片表面、齊全的葉片表面數(shù)據(jù),便于數(shù)控機(jī)床加工制造。

以某雙蝸殼混流泵為研究對象,利用計(jì)算流體動力學(xué)(cfd)商用軟件cfx中rngκ-ε湍流模型及全隱式多網(wǎng)格耦合求解算法對其3種工況下的內(nèi)部三維湍流流動進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了3種工況下葉輪內(nèi)的相對速度和壓力變化及設(shè)計(jì)工況下蝸殼內(nèi)部流動的沖擊、二次流現(xiàn)象,并探討了提高混流式葉輪水力性能的改型方法。

運(yùn)用商用軟件fluent,采用雷諾時均n-s方程、標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型、流體機(jī)械模型中的多重參考坐標(biāo)系模型(mrf),對不同安放角的3個高比轉(zhuǎn)速混流泵模型進(jìn)行了數(shù)值模擬與結(jié)果分析.主要分析了設(shè)計(jì)工況下0°安放角的模型葉輪進(jìn)口最高點(diǎn)截面的絕對速度和靜壓分布.詳細(xì)分析和比較了3個模型的葉片壓力面靜壓分布云圖、葉片壓力面相對速度分布云圖、導(dǎo)葉壓力面靜壓分布云圖,捕捉到了安放角為+4°時葉片進(jìn)口接近輪緣處流體撞擊輪緣形成的小回流.簡要分析了安放角為0°的模型泵導(dǎo)葉壓力面相對速度分布,可知導(dǎo)葉充分發(fā)揮了其轉(zhuǎn)能與消除環(huán)量的作用.分析結(jié)果揭示了高比轉(zhuǎn)速混流泵內(nèi)部流動規(guī)律.

一、前言軸流泵和導(dǎo)葉式混流泵,主要用于水利、市政、電廠和船塢等部門的供排水,在核電、艦船的噴水推進(jìn)方面也得到了重要應(yīng)用。為了給南水北調(diào)等工程提供優(yōu)秀水力模型,進(jìn)行了軸流泵、貫流泵、雙向泵和導(dǎo)葉式混流泵水力模型的試驗(yàn)研究,這些模型已在南水北調(diào)等工程中得到了應(yīng)用,并用其中一些模型進(jìn)行了幾個具體

為揭示高比轉(zhuǎn)速混流泵的內(nèi)部流動規(guī)律,應(yīng)用商用軟件fluent對其進(jìn)行數(shù)值模擬。模擬中以雷諾平均n-s方程為流動控制方程,采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε二方程模型作為修正方程,對于壓力和速度耦合關(guān)系采用simple算法處理。分析了等環(huán)量流型高比轉(zhuǎn)速混流泵內(nèi)部的靜壓分布和速度分布,得出結(jié)論為:葉片進(jìn)口距離輪緣較近處存在明顯的負(fù)壓區(qū),葉輪與導(dǎo)葉體之間存在明顯的動靜干擾,葉輪進(jìn)口處存在輕微的流動沖擊,但是并沒有影響流體的整體流動。通過分析,揭示了高比轉(zhuǎn)速混流泵內(nèi)部流動規(guī)律,為其性能改進(jìn)提供了依據(jù)。

采用大渦模擬方法,運(yùn)用cfd軟件cfx對設(shè)計(jì)工況下的立式導(dǎo)葉自吸泵內(nèi)部三維不可壓縮湍流流場進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了其內(nèi)部流場的壓力分布和速度分布情況。對立式導(dǎo)葉自吸泵內(nèi)部流場的相對速度分布和壓力分布進(jìn)行分析,對模型泵進(jìn)行性能預(yù)測,得到了性能預(yù)測曲線,并進(jìn)行了性能試驗(yàn)。將預(yù)測結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,說明大渦模擬法能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測立式導(dǎo)葉自吸泵性能和內(nèi)部流動特性,為立式導(dǎo)葉自吸泵的設(shè)計(jì)研究提供參考。

針對某在建核電站三級循環(huán)給水混流泵在多工況下高效率運(yùn)行的要求,基于雷諾時均n-s方程、標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型和simple算法,對葉輪及蝸殼內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值模擬,并預(yù)測其性能曲線.在清水實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行性能測試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,但數(shù)值模擬和試驗(yàn)結(jié)果均顯示該樣機(jī)效率不達(dá)標(biāo),可以通過增大蝸殼斷面面積以及減小葉片進(jìn)口沖角進(jìn)一步提高整機(jī)效率.

混流泵

軸流泵、混流泵 軸流泵 型號 流量 （米 3 /時） 揚(yáng)程 （米） 配套功率 （kw） 備注 100zb-380-1002.27-3.31y2-1.5 150zb-4142-1942.8-5.1y2-3 200zb-3a310-4681.6-3.85y4-5.5 200zb-3b310-4681.6-3.85y4-5.5 250zb-4a425-5972.46-4.43y4-7.5 250zb-4b425-5972.46-4.43y4-7.5 250zb-4c425-5012.46-4.43y4-7.5 250zb-4.5400-6002.5-5.48y4-11 300zb-4a6454y4-11 300zb-4b6494y4-11 300zb-4c5014y4-11 350zlb-7054

混流泵的使用性能 　　混流泵從外形、結(jié)構(gòu)都是介于離心泵和軸流泵之間;混流泵的抽水原理，葉輪的高速旋 轉(zhuǎn)，既產(chǎn)生離心泵的離心力，又具有軸流泵的推升力，混流泵靠這兩種力的混合作用而抽水。 混流泵的使用性能也是介乎于離心泵和軸流泵之間，它和離心泵比較，揚(yáng)程低一些，而流量大 一些;它與軸流泵比較，揚(yáng)程高一些，但流量又小一些。這對于我國幅員遼闊，地形復(fù)雜，多 了一種泵型因地制宜的選用。 　　混流泵的使用性能以工作參數(shù)來表示。例如流量、揚(yáng)程、功率、效率、轉(zhuǎn)速等。在一定轉(zhuǎn) 速下，以流量為變量，也就是如果改變水泵的流量，則水泵的揚(yáng)程、功率和效率等都隨之而變 化。把這種相互關(guān)系的變化規(guī)律，綜合繪制成幾條曲線來表示，這就是水泵性能曲線?；炝鞅?的性能曲線形狀也是介于離心泵和軸流泵之間，對于高揚(yáng)程混流泵，其流量與揚(yáng)程、流量與功 率的相互關(guān)系變化規(guī)律接近于離心泵，在使用上，可采用關(guān)閉閥門啟動，這時功率最小，動

利用fluent軟件和雷諾應(yīng)力模型(rsm)對裝有分流型芯管的導(dǎo)葉式旋風(fēng)管內(nèi)部三維強(qiáng)旋湍流流動進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,尤其是將入口環(huán)形空間和芯管內(nèi)的氣相流場數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比。結(jié)果表明,數(shù)值模擬值與實(shí)驗(yàn)值吻合較好。部分氣流通過芯管上的細(xì)長開縫進(jìn)入芯管,實(shí)現(xiàn)氣體的分流,通過兩股不同方向旋流的相互作用,使得芯管內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)速度降低。

為了給新型開敞式混流泵的設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)并為特殊出水流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供方法,對具有不同出水機(jī)構(gòu)的開敞式混流泵進(jìn)行數(shù)值模擬,分析從小流量到最大流量下的內(nèi)部流動和水力性能,提出適應(yīng)特殊液壓動力需求的開敞式出水機(jī)構(gòu)方案。給出內(nèi)部流動數(shù)值模擬和性能預(yù)測的方法,通過外特性預(yù)測結(jié)果與模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較,驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算的可靠性。在模型分析基礎(chǔ)上,針對軸向有導(dǎo)葉、軸向無導(dǎo)葉和徑向無導(dǎo)葉等不同的開敞式出水結(jié)構(gòu)形式。進(jìn)行整機(jī)內(nèi)部流動分析和外特性預(yù)測,對不同結(jié)果進(jìn)行比較分析,給出不同出水機(jī)構(gòu)對于特定結(jié)構(gòu)和動力需求的適應(yīng)性。

混流泵PPT

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分部工程名 稱 專業(yè)工長 分包項(xiàng)目經(jīng) 理 序 號 1 2 3 4 1 2 3 4 5 gb50275 設(shè)備基礎(chǔ)尺寸、位置、標(biāo)高第4.1.2條 第4.1.3條主 控 項(xiàng) 目 第4.4.1條 立式軸流泵和導(dǎo)葉式混流泵安裝分項(xiàng)工程質(zhì)量驗(yàn)收記錄表 工程名稱 施工單位 分包單位 項(xiàng)目經(jīng)理 施工班組 長 泵－02 施工執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)名稱及編號 監(jiān)理（建設(shè)） 單位驗(yàn)收記錄 泵的開箱檢查 泵的清洗和檢查 檢驗(yàn)項(xiàng)目施工單位檢查評定記錄 驗(yàn)收部位 標(biāo)高 單層基礎(chǔ)的泵，驅(qū)動機(jī)水平 度 雙層基礎(chǔ)的泵，驅(qū)動機(jī)水平 度 解體泵組裝 縱、橫向中心線 泵的試運(yùn)轉(zhuǎn)第4.4.5條 10.0㎜ ±10.0㎜ 0.05/1000㎜ 第4.4.4條 年　　月　　日 一 般 項(xiàng) 目 0.2/1000㎜ 監(jiān)理（建設(shè)） 單位驗(yàn)收結(jié)論 監(jiān)理工程師（建設(shè)單位項(xiàng)目專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人） 年　　月　　日 施工單位檢 查評定結(jié)果 專業(yè)技術(shù)

混流泵汽蝕的產(chǎn)生將導(dǎo)致性能的下降,同時伴隨著較大的振動和噪聲.為分析導(dǎo)葉式混流泵的振動噪聲特性并對汽蝕進(jìn)行診斷預(yù)測,通過安裝在導(dǎo)葉式混流泵機(jī)體不同監(jiān)測點(diǎn)的加速度傳感器以及泵入口段的水聽器測試了混流泵的振動和噪聲信號,利用1/3倍頻譜信號分析手段對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了進(jìn)一步的分析,研究了混流泵內(nèi)汽蝕時的振動噪聲的特征和規(guī)律.試驗(yàn)結(jié)果表明,導(dǎo)葉式混流泵入口法蘭位置及靠近入口的泵體位置處的振動信號對混流泵汽蝕較為敏感,可以用于監(jiān)測混流泵汽蝕的發(fā)生;隨著流量的增大,混流泵機(jī)體的振動信號可以用于監(jiān)測其汽蝕特性的頻段越來越寬;混流泵發(fā)生汽蝕時入口輻射噪聲呈現(xiàn)出先增大,達(dá)到極值后又逐漸減小的趨勢;泵入口處的低頻段輻射噪聲可以用于監(jiān)測混流泵汽蝕的發(fā)生.

為了研究動靜干涉對混流泵內(nèi)部流動非定常壓力脈動特性的影響,在混流泵進(jìn)口截面、動靜耦合面以及出口截面取若干壓力脈動監(jiān)測點(diǎn),采用rngk-ε湍流模型和滑移網(wǎng)格技術(shù),對混流泵全流場進(jìn)行三維非定常湍流計(jì)算.計(jì)算了葉輪進(jìn)口截面、動靜耦合面以及出口截面的壓力脈動,利用快速傅里葉變換進(jìn)行分析,得到了不同特征截面的壓力脈動的頻率和幅值,并進(jìn)行外特性試驗(yàn)驗(yàn)證.結(jié)果表明:從輪轂到輪緣,壓力脈動最大幅值發(fā)生在葉輪出口輪緣側(cè),而壓力脈動最小幅值出現(xiàn)在葉片進(jìn)口輪轂側(cè),葉輪進(jìn)口和葉輪導(dǎo)葉間輪緣處監(jiān)測點(diǎn)的幅值約為輪轂處監(jiān)測點(diǎn)幅值的2倍;從葉輪進(jìn)口到導(dǎo)葉出口位置,壓力脈動呈現(xiàn)出逐漸增強(qiáng)的趨勢.壓力脈動最大值發(fā)生在導(dǎo)葉出口監(jiān)測點(diǎn),且存在一個低頻壓力脈動;在60%～85%設(shè)計(jì)流量工況范圍內(nèi),揚(yáng)程-流量特性曲線出現(xiàn)正斜率不穩(wěn)定特性,數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果存在一定差異.

采用高質(zhì)量結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格離散混流泵計(jì)算域,基于雷諾時均(rans)方程和剪切應(yīng)力輸運(yùn)(sst)湍流模型對混流泵內(nèi)流場進(jìn)行數(shù)值模擬。采用多種定性和定量指標(biāo)對不同葉輪葉片厚度時混流泵的揚(yáng)程、功率和效率特性及葉輪進(jìn)、出口的流場流動情況進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明:在相同流量下,隨葉輪葉片厚度減薄,泵的揚(yáng)程和功率增加,且最高效率點(diǎn)向大流量工況偏移,最高效率略有升高;葉輪葉片厚度減薄提高了流場流動均勻度,改善了葉片表面壓力分布情況,使空化性能得以改善。

為提高導(dǎo)葉式混流泵的水力性能,開展了葉頂間隙、葉輪葉片數(shù)、葉輪葉片安放角和葉輪葉片厚度對導(dǎo)葉式混流泵水力性能影響的研究.運(yùn)用cfd軟件ansyscfx12.0,基于剪切應(yīng)力輸運(yùn)(sst)湍流模型和simplec算法,采用分塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格技術(shù),對導(dǎo)葉式混流泵內(nèi)流場進(jìn)行了數(shù)值模擬.計(jì)算結(jié)果表明:導(dǎo)葉式混流泵的揚(yáng)程、功率和效率都隨葉頂間隙的增大而降低;揚(yáng)程和功率隨葉輪葉片數(shù)的增加而增大的幅值漸小,葉輪葉片數(shù)過多或過少對導(dǎo)葉式混流泵效率都不利;不同葉片安放角時揚(yáng)程、功率的差別隨流量增大而逐漸增大,通過葉片安放角的調(diào)整可實(shí)現(xiàn)泵最高效率點(diǎn)的偏移并改變高效區(qū)的范圍;泵最高效率點(diǎn)隨葉片厚度減薄而向大流量偏移,且最高效率有所提高.在滿足制造工藝與安裝要求的前提下,對影響導(dǎo)葉式混流泵水力性能的各因素進(jìn)行優(yōu)化選擇可提高導(dǎo)葉式混流泵的水力性能.

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(jì)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(jì)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。