泵站新型箱涵式出水流道三维湍流数值模拟研究

采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RANS)和标准k-ε湍流模型,运用SIMPLEC算法,数值模拟了新型箱涵式出水流道5种不同喇叭管悬空高度和无喇叭管方案、4种不同后壁距以及3种不同后壁型线流道内流场,预测了旋涡发生位置和形态,分析了流道纵向剖面、喇叭口及出水柱状面上速度分布规律。数值计算得出了各方案流道摩阻系数,并与试验结果进行了比较,提出了新型箱涵式出水流道优化设计方法。     

基于最小二乘曲面拟合的泵装置特性预测方法

根据水泵相似理论,运用最小二乘曲面拟合法建立了原型泵和模型泵无因次扬程、效率与叶片角度、叶轮直径和转速的同一数学表达。结合无因次管道性能曲线,建立了原、模型泵装置无因次的特性参数预测模型,并运用该数学模型预测了广东省惠州市文头岭大型排涝泵站模型泵任意角度的装置特性。结果表明,该数学模型可为大型水泵的装置特性预测提供一个新颖、实用的方法。     

U形渠道圆柱形量水槽的试验研究

选择了3种收缩比,分别为0.701、0.636和0.476,在U形渠道上对圆柱形量水槽进行了一系列的试验。试验结果表明,圆柱形量水槽的行近断面总水头H1与驻点水头Hs存在很好的相关性,相关系数等于0.9984。圆柱形量水槽的流量系数Cd不仅与相对水头Hs/L有关,与收缩比ε大小也有明显的关系,Cd随着Hs/L和ε的增大而增大。根据试验数据拟合的流量计算公式简明实用,自由出流时的流量计算平均误差不超过3.92%。     

斜式轴流泵装置模拟计算研究

利用大型通用流体动力学求解软件Fluent，运用多重参考坐标系模型，针对广东省惠州文头岭泵站的斜15°轴流泵装置进行了整机模拟计算，获得了大量内流场信息。计算结果表明，斜式轴流泵装置各部位配合良好，水力特性优良。同时泵站具有结构简单，建造、安装、维护方便的优点，是一个成功的设计方案。     

15°斜轴泵装置特性试验

结合广东省惠州市文头岭大型排涝泵站,对经过CFD数值模拟优化后的斜式进水与斜式出水流道匹配组成的15°斜轴模型泵装置进行了能量试验、汽蚀试验和飞逸特性试验研究．通过特性试验研究得出了模型及原型装置的能量特性曲线、3个不同叶片角度下特征扬程的临界汽蚀余量及0°叶片角下最大装置扬程的飞逸转速．试验结果表明,该泵装置最高效率随叶片角度减小而增大,叶片角-4°时的最高效率可达80％左右,泵站进、出水流道型线设计合理,汽蚀性能优良,飞逸转速安全,15°斜轴泵装置性能优越．提出的斜轴泵装置对同类低扬程泵站水力优化设计具有重要的参考价值．     

长短叶片离心泵研究现状与发展趋势

分析了按传统方法设计的低比速离心泵水力性能方面存在的问题，并对低比速泵常见的几种水力设计方法（加大流量设计法、无过载设计法、面积比设计法和长短叶片设计法）进行了简要评述．详细地综述了国内外长短叶片离心泵的试验研究、设计理论研究方面的成果及现状．概要阐述了泵的设计理论、内流场测试技术和数值模拟研究的历史进程，并就长短叶片离心泵研究发展趋势作了展望．     

离心泵叶轮内部流动的PIV正交测量

按正交试验要求,设计制作了9副长短叶片复合式离心泵叶轮.正交因素为短叶片进口直径D’、短叶片进口偏置角θ1和短叶片出口偏置角θ2,每个因素取3个水平.在设计转速下(1 250r/min),应用粒子图像速度仪测试了每个叶轮在4种不同工况下的叶轮内瞬时流场.揭示了叶轮内相对速度矢量场的特征及其分布规律,发现叶轮叶槽内部的流动具有非对称、非均匀的特点,即吸力面附近的相对流速高于压力面附近的相对流速,吸力面附近的相对流速沿前进方向递增,压力面附近的相对流速沿前进方向递减.吸力面的前端(进口处)存在高速区,压力面前端(进口处)存在低速区.短叶片的形状、位置对叶轮内流场有显著影响,不同方案的差异较大.当短叶片进口直径适中,进口偏置角较大,出口偏置角适当时,叶轮内流场流态较好.外特性测试与粒子图像速度仪测试所揭示的规律一致.     

低扬程泵站箱涵式出水流道水力特性试验

对泵站箱涵式出水流道5种不同出水喇叭口悬空高度、4种不同后壁距及矩形、半圆形和对称蜗壳形3种后壁型线以及导叶后无扩散喇叭管方案进行了试验研究。测得了喇叭口不同悬空高度时流道的水力损失，分析得出了不同佛汝德数下流道水力损失随喇叭口悬空高度变化的规律。对4种不同后壁距及不同后壁型线时流道的水力损失进行了测试和分析比较并观测了流道内流态。     

徐洪河沙集闸进口旋涡分析

通过一系列的流量及水位组合试验,从理论上论证了导流墙的存在,造成较大的流速差,导致旋涡的产生,恶化了进水流态。据此提出了工程上的改进意见。     

大型泵站竖井进水流道水力优化设计研究

结合广东省沙坪泵站的设计,采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RANS)和标准κ-ε湍流模型,运用SIM-PLEC算法,数值模拟了7种不同设计方案的内部流动特性,得到了各方案特征断面速度和水力损失。研究结果表明,各设计方案都较合理,但方案1更优。研究可为同类型泵站优化设计提供参考。