高效余能回收反轉(zhuǎn)泵數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、對于工業(yè)上用的液力透平大多采用離心泵反轉(zhuǎn)。但單純的離心泵反轉(zhuǎn)，其效率較低，尤其是在小流量工況下甚至出現(xiàn)效率為零，以至于不能帶動電機或泵機組轉(zhuǎn)動。為此對現(xiàn)行的液力透平進行優(yōu)化設(shè)計尤為必要，特別是以提高小流量工況效率為目標(biāo)，改善液力透平的性能是勢在必行。本文在參考國內(nèi)外各種離心泵用作液力透平的性能工況下，通過各個參數(shù)的理論分析和數(shù)值模擬對雙吸式反轉(zhuǎn)泵進行了優(yōu)化，主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　 一、雙吸式反轉(zhuǎn)泵設(shè)計方法總結(jié)
　　

2、 根據(jù)過流部件結(jié)構(gòu)特點研究了反轉(zhuǎn)泵的工作原理。在現(xiàn)有雙吸泵及液力透平的設(shè)計理論基礎(chǔ)上，結(jié)合本文的研究成果，歸納出雙吸式反轉(zhuǎn)泵過流部件主要水力設(shè)計方法。該泵在結(jié)構(gòu)上采用雙支撐結(jié)構(gòu)型式，水平中開，維修只需拆卸透平蓋，軸封采用機械密封，密封性能高。
　　 一、雙吸式反轉(zhuǎn)泵內(nèi)部流場的數(shù)值模擬
　　 利用商用軟件CFX，采用大渦模擬對反轉(zhuǎn)泵全流道內(nèi)的三維非定常湍流進行了數(shù)值計算，得到全流道在一個整周期內(nèi)靜壓分布和瞬時揚程及所得功

3、率的變化規(guī)律。并根據(jù)泵體結(jié)構(gòu)的特點，在相應(yīng)的位置設(shè)置監(jiān)測點，通過數(shù)值計算獲得了在監(jiān)測點上的脈動時域圖和脈動頻域圖。給出了大渦模擬某步時下泵內(nèi)流場分布，并與基于標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型計算結(jié)果對比，認(rèn)為大渦模擬結(jié)果更接近反轉(zhuǎn)泵的實際流場。
　　 根據(jù)計算結(jié)果，分析了反轉(zhuǎn)泵蝸殼道內(nèi)脈動變化規(guī)律，初步揭示了反轉(zhuǎn)泵內(nèi)受葉輪-蝸殼動靜干涉作用引起的非定常流動特性。
　　 三、反轉(zhuǎn)泵葉輪及過流部件的優(yōu)化設(shè)計
　　 以最高效率PE、高效

4、區(qū)HE，揚程流量曲線在小流量區(qū)的穩(wěn)定性TE為目標(biāo)函數(shù)，基于Plackett-Burman試驗設(shè)計、RSM方法對反轉(zhuǎn)泵葉輪中的12個優(yōu)化設(shè)計變量進行了分析，獲得了目標(biāo)函數(shù)與各個參數(shù)的關(guān)聯(lián)式。綜合考慮三個性能目標(biāo)，基于關(guān)聯(lián)式提出了反轉(zhuǎn)泵葉輪的設(shè)計方法，并將該設(shè)計方法應(yīng)用于兩個葉輪的設(shè)計，發(fā)現(xiàn)基于關(guān)聯(lián)式的預(yù)測值與CFD的計算值良好符合。
　　 通過對反轉(zhuǎn)泵蝸殼的參數(shù)化設(shè)計和優(yōu)化及出水流道的優(yōu)化，獲得了較優(yōu)的蝸殼模型，并且得到了較優(yōu)的出