宿迁市某泵站立式潜水轴流泵装置研究

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近年来潜水轴流泵得到了越来越广泛的应用,这种水泵具有流量大、扬程低、散热快的特点,可长期在水中运行。泵装置作为一个整体,要想了解实际运行过程中的内部流动情况,需对其内流及压力脉动特性进行全面研究。本文以宿迁市船行灌区某泵站为研究背景,采用数值模拟方法,对基于箱涵式与簸箕型两种不同进水流道的立式潜水轴流泵装置内流特性开展分析研究,预测了两种泵装置的性能曲线,对比分析了内部流动情况与水力性能,对带簸箕型进水流道的泵装置这一较优方案,分析了其内部压力脉动情况,主要结论如下:(1)箱涵式进水流道立式潜水轴流泵装置在KQ=0.521时装置效率达到最大,此时效率为68.08%,对应扬程为5.73m。进水流道内流线较顺直,但在喇叭口四周偏转角度较大,存在回流、漩涡现象;水流经过旋转的叶轮后环量较大;导叶体导流效果较差,叶片背面存在回流等现象:井筒式出水流道内部流线较紊乱,存在漩涡等现象。(2)箱涵式进水流道立式潜水轴流泵装置中进水流道的水力性能较好;水流从叶轮流出后环量较大,出口截面水力性能下降;从扩散导叶体流出后扩散角度变大,出口截面速度加权平均角与水力损失上升,但流速分布均匀度下降;井筒式出水流道的水力性能较差。(3)簸箕型进水流道立式潜水轴流泵装置的效率与扬程均高于箱涵式进水流道泵装置。簸箕型进水流道内流态更好,喇叭口四周水流偏转角度较小,无漩涡等现象;导叶叶片背面回流区面积减小;出水流道内低压区面积减小,仍存在回流、漩涡现象。(4)簸箕型进水流道立式潜水轴流泵装置的水力性能优于箱涵式进水流道泵装置,尤其在进水流道出口截面,簸箕型进水流道的流速分布均匀度与速度加权平均角明显优于箱涵式进水流道,且簸箕型进水泵装置中出水流道的水力损失明显小于箱涵式进水泵装置中出水流道的。(5)簸箕型进水流道内脉动强度较低,脉动规律不明显;叶轮进口脉动强度较大,主要频率与叶片通过频率一致,脉动强度由轮缘向轮毂逐渐递减,也呈由进水流道侧向叶轮侧增加的趋势;叶轮出口主要频率与叶片通过频率一致,各监测点脉动变化规律不同,脉动强度低于叶轮进口;导叶出口脉动强度低于叶轮进出口脉动,主频发生在0.5倍转频处;出水流道内脉动强度低于导叶出口,规律性较低。
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