泵閥調(diào)節(jié)過(guò)程瞬態(tài)特性的數(shù)值模擬.pdf

1、水泵是我國(guó)重要的通用機(jī)械和耗能設(shè)備,在國(guó)家制定的中長(zhǎng)期節(jié)能規(guī)劃中水泵被列入其中,且在實(shí)際工程中,常常通過(guò)對(duì)水泵的運(yùn)行工況點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié),提高水泵的運(yùn)行效率以及滿足用水要求。對(duì)此,很多專(zhuān)家進(jìn)行研究,且研究的一個(gè)重點(diǎn)就是節(jié)能降耗,研究方法中,建立系統(tǒng)的控制模型是不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié),但由于在調(diào)節(jié)過(guò)程中存在的瞬時(shí)流體動(dòng)力,可能會(huì)帶來(lái)較大的壓力脈動(dòng)和揚(yáng)程沖擊,對(duì)于建立精確的控制模型帶來(lái)一定的困難。目前,對(duì)水泵、閥的調(diào)節(jié)過(guò)程尚缺乏系統(tǒng)的研究,如何實(shí)現(xiàn)對(duì)

2、泵、閥調(diào)節(jié)過(guò)程的性能預(yù)測(cè)及對(duì)其存在的瞬時(shí)流體動(dòng)力的研究是一個(gè)重要的課題。
　　 本文針對(duì)離心泵調(diào)速過(guò)程中表現(xiàn)出的瞬態(tài)特性,建立了瞬態(tài)流動(dòng)的數(shù)值模擬與診斷方法,研究不同的系統(tǒng)參數(shù)對(duì)其瞬態(tài)特性的影響;針對(duì)閘閥調(diào)節(jié)過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性,采用數(shù)值模擬和系統(tǒng)仿真相結(jié)合的方法,研究了調(diào)節(jié)過(guò)程中的內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理。主要內(nèi)容包括:
　　 1.首次將仿真分析的結(jié)果用于數(shù)值計(jì)算的邊界條件,解決了數(shù)值計(jì)算中水泵調(diào)速和閥門(mén)開(kāi)啟過(guò)程的瞬態(tài)邊界設(shè)定問(wèn)題,消除

3、了人為定義邊界條件產(chǎn)生的誤差,避免了采用試驗(yàn)方法確定邊界條件的繁瑣。
　　 2.以某離心泵為研究模型,構(gòu)建了離心泵調(diào)速瞬態(tài)特性測(cè)試試驗(yàn)平臺(tái),對(duì)水泵調(diào)速過(guò)程的瞬態(tài)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和采集,結(jié)果表明基于CEL語(yǔ)言的瞬態(tài)計(jì)算方法得到的性能曲線和試驗(yàn)性能曲線吻合較好。同時(shí)將瞬態(tài)計(jì)算和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算方案進(jìn)行比較,對(duì)離心泵調(diào)速過(guò)程外部瞬態(tài)揚(yáng)程產(chǎn)生的原因及其影響因素進(jìn)行了深入分析。
　　 3.采用系統(tǒng)仿真軟件Flowmaster建立水泵系統(tǒng),對(duì)

4、水泵的調(diào)速過(guò)程進(jìn)行了仿真分析,一方面研究了不同的系統(tǒng)參數(shù)對(duì)調(diào)速過(guò)程瞬態(tài)特性的影響,另一方面對(duì)水泵調(diào)速過(guò)程中的瞬時(shí)流量、轉(zhuǎn)速的變化進(jìn)行采集,將其作為模擬計(jì)算的邊界條件,為求解水泵調(diào)速過(guò)程的內(nèi)部瞬態(tài)流動(dòng)提供了精確的計(jì)算條件。
　　 4.在系統(tǒng)仿真分析軟件中,搭建了閥門(mén)調(diào)節(jié)瞬態(tài)性能測(cè)試試驗(yàn)系統(tǒng),對(duì)閥門(mén)調(diào)節(jié)過(guò)程中,外特性參數(shù)隨時(shí)間的變化進(jìn)行了監(jiān)測(cè),指出了閥門(mén)調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)水力擾動(dòng)的影響;同時(shí),為了研究閥門(mén)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài),建立了求

5、解閥門(mén)開(kāi)啟過(guò)程的非定常流動(dòng)數(shù)學(xué)模型,使用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù),以三維簡(jiǎn)化閘閥為模型進(jìn)行開(kāi)啟過(guò)程內(nèi)部流動(dòng)的數(shù)值模擬研究。
　　 研究結(jié)果表明,水泵調(diào)速過(guò)程中瞬態(tài)揚(yáng)程主要受葉輪調(diào)節(jié)加速度和運(yùn)行工況點(diǎn)流量值大小的影響,即隨著葉輪加速度和調(diào)節(jié)流量的減少,瞬態(tài)揚(yáng)程值增加,而采用基于CEL語(yǔ)言瞬態(tài)計(jì)算方法可較好的計(jì)算出其瞬態(tài)特性,同時(shí)結(jié)合了系統(tǒng)仿真分析軟件,解決了瞬態(tài)邊界條件定義的問(wèn)題,為精確計(jì)算泵類(lèi)瞬態(tài)計(jì)算提供了較好的計(jì)算方法。
　　 而在