非均勻來流條件下軸流泵內(nèi)部壓力脈動數(shù)值模擬研究.pdf

1、中圖分類號：UDC：工學(xué)碩士學(xué)位論文非均勻來流條件下軸流泵內(nèi)部壓力脈動數(shù)值模擬研究碩士研究生：張麗萍導(dǎo)師：湯方平教授專業(yè)：水利水電工程揚州大學(xué)二。一三年五月張麗萍：非均勻來流條件下軸流泵內(nèi)部非定常數(shù)值模擬研究I摘要水利是國民經(jīng)濟(jì)的命脈，水利工程更是地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展不可或缺的先決條件，泵站工程又是水利工程的重要組成部分。其中，軸流泵因其流量大、揚程低等特點在長江中下游等地區(qū)的排澇泵站及南水北調(diào)等大型跨流域調(diào)水工程中廣泛應(yīng)用。但實際運

2、行時水泵葉輪進(jìn)13斷面非均勻的流速，不僅會產(chǎn)生陣發(fā)性渦帶導(dǎo)致水泵性能的大幅下降，甚至?xí)饳C(jī)組產(chǎn)生嚴(yán)重的振動和噪聲，嚴(yán)重影響泵站的安全穩(wěn)定運行。因此，對不同來流條件下軸流泵壓力脈動特性進(jìn)行深入研究和預(yù)測不僅具有重要的理論意義，更具有重要的工程實用價值。本文采用定常和非定常數(shù)值模擬的方法對軸流泵段進(jìn)行了以下幾個方面的研究：結(jié)合軸流泵內(nèi)部流動的特點，本文采用RaNGks湍流模型對軸流泵泵段進(jìn)行了定常和非定常數(shù)值模擬，模擬了七個不同流量工況下

3、的流場運動。通過與模型試驗結(jié)果的外特性進(jìn)行對比，驗證數(shù)值模擬結(jié)果的可行性及可信性。并進(jìn)一步說明非定常數(shù)值模擬在預(yù)測軸流泵外特性上較定常數(shù)值模擬準(zhǔn)確。通過分析模型試驗驗證后的數(shù)值模擬結(jié)果，揭示軸流泵內(nèi)部流動特性?？紤]到葉輪和導(dǎo)葉的相互作用引起的軸流泵內(nèi)部壓力脈動，本文對均勻來流時三個不同流量工況下的軸流泵內(nèi)部壓力脈動進(jìn)行了監(jiān)測，得到各監(jiān)測點的時域特性，并經(jīng)過FFT變換得到頻域特性。通過分析發(fā)現(xiàn)：軸流泵內(nèi)部壓力脈動頻率主要受葉輪轉(zhuǎn)動頻率控制

4、，較大壓力脈動發(fā)生在葉輪進(jìn)口前；葉輪進(jìn)口處壓力脈動從輪轂到輪緣逐漸增大，葉輪出口處壓力脈動從輪轂到輪緣先減小后增大，導(dǎo)葉后壓力脈動從輪轂到輪緣先增大后減小；小流量工況及大流量工況下壓力脈動幅值較最優(yōu)工況大；受葉輪轉(zhuǎn)動影響，葉輪進(jìn)V1前壓力脈動影響至葉輪中心前07D左右。本文建立了兩種不同類型的非均勻來流進(jìn)口速度分布，引入不均勻度。通過與均勻來流數(shù)值模擬數(shù)據(jù)的外特性對比，得知非均勻來流I在揚程、軸功率和效率預(yù)測方面均高于非均勻來流II，且