雙吸離心泵站水力穩(wěn)定性研究.pdf

1、雙吸離心泵作為離心泵的一種重要形式，因具有流量人、揚(yáng)程高的特點(diǎn)，在調(diào)水工程等重要場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。雙吸泵內(nèi)部湍流的壓力脈動(dòng)會(huì)引起機(jī)組的振動(dòng)和噪聲，進(jìn)一步將導(dǎo)致泵站系統(tǒng)的管路和元件損壞：泵站進(jìn)水池往往存在不良流態(tài)并伴隨著漩渦，導(dǎo)致水泵進(jìn)口處流態(tài)惡化，從而引發(fā)機(jī)組汽蝕或效率下降，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致泵站不能正常運(yùn)行；泵站管路系統(tǒng)的水力損失計(jì)算對(duì)于泵站的設(shè)計(jì)及運(yùn)行具有重要意義，若管路系統(tǒng)水力損失計(jì)算偏差較大，將導(dǎo)致水泵機(jī)組在偏離設(shè)計(jì)流量下工作。本文針對(duì)

2、雙吸離心泵站存在的上述問題，采用數(shù)值方法進(jìn)行了深入研究。 對(duì)于雙吸離心泵在不同工況及不同隔舌間隙下的內(nèi)部流場(chǎng)，采用大渦模擬方法進(jìn)行了非定常數(shù)值模擬，并在此基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)了泵的外特性，預(yù)測(cè)得到的效率值與試驗(yàn)結(jié)果之間相對(duì)誤差不超過3％。計(jì)算得到的內(nèi)特性信息顯示雙吸離心泵內(nèi)部流場(chǎng)呈現(xiàn)強(qiáng)烈的非定常特性，隔舌區(qū)的壓力脈動(dòng)頻率以葉片的通過頻率為主，而葉片區(qū)的壓力脈動(dòng)頻率則是以葉輪轉(zhuǎn)頻為主，泵內(nèi)壓力脈動(dòng)幅值隨著偏離設(shè)計(jì)工況程度的增加而顯著增加；在

3、0.62、0.8和1.2倍設(shè)計(jì)流量工況下，隔舌處的壓力脈動(dòng)幅值分別比設(shè)計(jì)工況大219％、105％和205％；設(shè)計(jì)工況不同隔舌間隙下，隔舌區(qū)壓力脈動(dòng)幅值在1倍葉片通過頻率處的變化不明顯，但是在2倍葉片通過頻率處隨著隔舌間隙增大，壓力脈動(dòng)最大幅值隨之減小，隔舌間隙在增加大約4％時(shí)，2倍葉片通過頻率處的脈動(dòng)幅值降低了約33％。 采用三種不同的湍流模型模擬了泵站進(jìn)水池模型內(nèi)部流態(tài)，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行漩渦大小、形狀和強(qiáng)度的比較，結(jié)果表明，R

4、ealizable k-ε模型的模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果最為接近。在此基礎(chǔ)上，對(duì)正在建設(shè)中的惠南莊泵站進(jìn)水池流態(tài)進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了進(jìn)水池內(nèi)部流動(dòng)特征，對(duì)進(jìn)水池內(nèi)部漩渦的產(chǎn)生及其強(qiáng)度進(jìn)行了分析，研究表明，隨著水位升高，泵站進(jìn)水池內(nèi)的附壁漩渦強(qiáng)度會(huì)降低。多臺(tái)泵的聯(lián)合運(yùn)行對(duì)于泵站前池及進(jìn)水池內(nèi)流態(tài)影響較大。文中設(shè)計(jì)了三種降低進(jìn)水池旋渦強(qiáng)度的除渦裝置，并對(duì)除渦效果進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在進(jìn)水池底部增加圓錐形凸臺(tái)，可有效減弱泵站進(jìn)水池內(nèi)的漩渦強(qiáng)度。