地下泵站进水流道数值模拟与方案优化 被引量：2

1

作者 李甲振 王涛 +3 位作者 薛兴祖 郭永鑫 付辉 纪昌知 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第7期663-669,共7页

以典型地下泵站的进水流道为研究对象,建立数值仿真模型,分析设计方案的水力特性及存在不足,并给出优化方案.研究结果表明:在原方案中,外侧水泵进水管入口中心和圆洞出口中心的连线与来流方向的夹角达到70°,水流大角度偏转,并在进... 以典型地下泵站的进水流道为研究对象,建立数值仿真模型,分析设计方案的水力特性及存在不足,并给出优化方案.研究结果表明:在原方案中,外侧水泵进水管入口中心和圆洞出口中心的连线与来流方向的夹角达到70°,水流大角度偏转,并在进水管入口出现脱流现象,水头损失系数达到2.31~2.44,水泵进水管出口的流速分布均匀度为95.09%~96.80%,速度加权平均角为86.51°~87.41°,原方案的圆洞突扩进入压力罐,然后突缩进入水泵的进水管,且压力罐内无任何导流措施,致使局部流道产生了较大的水头损失;优化方案提出了“集管+岔管”的分流措施,通过2个60°弯头实现水流流向的偏移,平面和垂直方向均没有突扩或突缩结构,水头损失系数减小至0.93~1.07,优化方案不仅改善了流道的水力性能,也避免了开挖、衬砌压力罐.研究结果可为类似地下泵站进水流道设计提供一定依据. 展开更多

关键词 地下泵站 进水流道 水力性能 评价指标 数值模拟

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大型立式轴流泵装置流道内部流动特性分析 被引量：40

2

作者 杨帆 刘超 +1 位作者 汤方平 周济人 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期39-43,55,共6页

基于三维不可压缩流体的雷诺平均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,采用CFX软件计算了额定转速下180-340 L/s流量范围内6个工况点的立式轴流泵装置内部流动,分析了进水流道和出水流道的流动特性,重点研究进口流动细部结构,同时预测了泵装置的... 基于三维不可压缩流体的雷诺平均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,采用CFX软件计算了额定转速下180-340 L/s流量范围内6个工况点的立式轴流泵装置内部流动,分析了进水流道和出水流道的流动特性,重点研究进口流动细部结构,同时预测了泵装置的水力性能。计算结果表明：叶轮旋转对进水流道出口轴向流速分布和切向流速分布的影响较小。导叶出口环量对出水流道的流场影响较大,导致隔墩两侧流量分配不均,大流量时隔墩两侧水流流态比较平顺,而小流量时隔墩右侧流道内出现螺旋状水流,两侧水流严重不均衡。通过计算预测了泵装置水力性能,并与泵装置模型性能试验结果进行了对比,表明最优工况时数值模拟与试验结果吻合较理想,可以满足工程实际的需要。 展开更多

关键词 立式轴流泵装置 进出水流道 水力性能 数值模拟

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基于全流道模拟的泵装置出水流道水力特性分析 被引量：8

3

作者 杨帆 刘超 +1 位作者 汤方平 周济人 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期83-89,共7页

为研究低扬程泵装置出水流道的水力性能，采用CFD方法对泵装置进行全流道数值计算，并通过模型试验对数值计算结果的准确性进行验证。分析了隔墩对出水流道水力性能和泵装置能量特性的影响，阐述了出水流道流量不平衡的问题以及环量对... 为研究低扬程泵装置出水流道的水力性能，采用CFD方法对泵装置进行全流道数值计算，并通过模型试验对数值计算结果的准确性进行验证。分析了隔墩对出水流道水力性能和泵装置能量特性的影响，阐述了出水流道流量不平衡的问题以及环量对出水流道内部流动特性的影响。结果表明：对于低扬程泵装置，出水流道的隔墩对泵装置能量性能的影响较大，应尽量避免设置隔墩；在出水流道中，隔墩前伸会增加出水流道的水力损失，导致两孔流量分配更加不相等，隔墩后伸对两孔流量的分配无影响但会增加出水流道的水力损失，从而降低泵装置的水力性能。无环量时出水流道的水力损失与流量呈二次方关系，有环量时出水流道的水力损失增大，且内部流态变得复杂。出水流道的内外特性与泵装置的运行工况有关系，应避免将出水流道独立地从泵装置系统中脱离出来进行水力性能的计算分析。 展开更多

关键词 泵装置 流道 隔墩 水力性能 数值模拟

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叶轮流道结构对双流道泵性能的影响 被引量：11

4

作者 赵斌娟 侯多华 +1 位作者 陈汇龙 刘志斌 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2013年第4期294-299,共6页

从叶轮流道结构变化的角度研究双流道泵的内部流场及其流动特性.采用标准k-ε湍流模型和全隐式多网格耦合算法,对双流道泵叶轮的3种流道结构,即上圆弧式(方案a)、直线式(方案b)、下圆弧式(方案c)进行全流道三维不可压缩湍流流场的数值模... 从叶轮流道结构变化的角度研究双流道泵的内部流场及其流动特性.采用标准k-ε湍流模型和全隐式多网格耦合算法,对双流道泵叶轮的3种流道结构,即上圆弧式(方案a)、直线式(方案b)、下圆弧式(方案c)进行全流道三维不可压缩湍流流场的数值模拟,并比较其在相同工况下的水力性能,探寻最优的双流道泵叶轮流道结构.结果表明:不同叶轮流道结构的双流道泵,在设计工况下的内部压力和速度场分布呈现出规律性和差异性;方案a和方案c的有效流道体积均增大,方案a无阻塞性能最好;方案a的水力效率最低,但在流道出口处具有更加明显的压力降;方案c具有最高的水力效率,扬程最低;综合分析,方案b具有最高扬程14.46 m和较高水力效率78.24%,较另外2种方案,方案b的综合性能指标最优,认定其为最优双流道泵叶轮流道结构. 展开更多

关键词 双流道泵 流道结构 数值模拟 水力性能 无阻塞性

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肘形进水流道对立式轴流泵水力性能影响的数值模拟 被引量：21

5

作者 朱红耕 袁寿其 刘厚林 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期6-9,共4页

为定量研究肘形进水流道对轴流泵水力性能的影响，实现性能预测，该文采用雷诺时均N-S方程和标准紊流模型，数值模拟了某肘形进水流道和轴流泵联合运行时的三维流场，获得了水泵的流量～扬程曲线、流量～功率曲线和流量～效率曲线，并... 为定量研究肘形进水流道对轴流泵水力性能的影响，实现性能预测，该文采用雷诺时均N-S方程和标准紊流模型，数值模拟了某肘形进水流道和轴流泵联合运行时的三维流场，获得了水泵的流量～扬程曲线、流量～功率曲线和流量～效率曲线，并与设计进水条件下的水泵性能进行了对比。在该肘形进水流道提供的进水条件下，在计算流量范围内，泵的扬程和效率分别平均下降约8．62％和5．74％，轴功率平均增加约3．56％，最优工况点效率降低了5．99％，流量减少了8．59％。通过5个肘形进水流道设计方案的计算对比发现，流道出口水流的偏流角与水泵性能的发挥密切相关，在相同流量下，水泵效率差值达4．34％。因此，为确保水泵高效、安全地运行，应重视进水流道水力设计优化和面向对象的水泵设计，改善水泵进水条件，减少进水流道对水泵水力性能的影响。 展开更多

关键词 肘形进水流道 数值模拟 水力性能 立式轴流泵 性能预测

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大型低扬程泵站钟形进水流道水力特性研究 被引量：6

6

作者 杨帆 罗祝北 +1 位作者 汤方平 周济人 《中国农村水利水电》 北大核心 2011年第2期135-138,141,共5页

基于三维不可压缩流体的雷诺平均Navier-Stokes方程和RNGk-ε湍流模型,应用有限体积法计算了双隔墩钟形进水流道7种不同工况的流道内流场,分析了钟形进水流道的流动特性,归纳了不同工况喇叭管进出口断面的速度分布规律,预测了流道的水... 基于三维不可压缩流体的雷诺平均Navier-Stokes方程和RNGk-ε湍流模型,应用有限体积法计算了双隔墩钟形进水流道7种不同工况的流道内流场,分析了钟形进水流道的流动特性,归纳了不同工况喇叭管进出口断面的速度分布规律,预测了流道的水力损失并揭示了水力损失规律。通过分析钟形进水流道各个断面的轴向速度分布均匀度与速度加权平均角度,给出了钟形进水流道的叶轮名义高度的取值范围（1.25~1.4）D,验证了钟形进水流道高度低的特点,计算结果表明采用RNGk-ε湍流模型能较好地分析进水流道的水力特性。 展开更多

关键词 泵站 钟形进水流道 水力特性 数值模拟

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竖井式贯流泵装置进出水流道优化CFD 被引量：9

7

作者 孙衍 李尚红 +1 位作者 颜蔚 成立 《中国农村水利水电》 北大核心 2018年第8期186-189,193,共5页

竖井式贯流泵装置流道顺直、水力损失小,并具有投资较少、结构较简单、安装维护方便等许多优点。为掌握竖井式贯流泵装置的水力特性,以便于对选择泵型和进、出水流道结构形式提供初步依据,结合盐城西闸站竖井式贯流泵进、出水流道优化,... 竖井式贯流泵装置流道顺直、水力损失小,并具有投资较少、结构较简单、安装维护方便等许多优点。为掌握竖井式贯流泵装置的水力特性,以便于对选择泵型和进、出水流道结构形式提供初步依据,结合盐城西闸站竖井式贯流泵进、出水流道优化,采用三维湍流数值计算的方法,分别对出水流道型线,进水流道高度、宽度及型线等多参数进行了优化,提出了综合考虑土建投资和水力性能的进、出流道设计方案。研究结果表明:进水流道竖井内外型线显著影响进水流态;改变进水流道的宽度和高度,提高了叶轮进口的流速均匀度和改善了入泵条件;减小出水流道宽度和取消原设计方案中的平直段管,改善了渐变扩散段的流态和压力分布。结果可为竖井式进、出水流道的水力设计、流道尺寸的合理确定提供理论依据。相关成果已在工程实施,取得了较好效果。 展开更多

关键词 竖井式 贯流泵装置 进水流道 出水流道 水力性能 数值模拟

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叶片角度对输水泵站泵装置水力性能影响分析 被引量：9

8

作者 施伟 成立 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期372-377,共6页

为研究输水泵站泵装置水力性能受叶片角度变化的影响,采用CFD方法模拟全流道泵装置水力性能,分析设计流量工况下叶片角度变化对进水流道、出水流道流动及叶轮内部流动特性和水力性能的影响.结果表明:在设计流量工况下,叶片角度偏离设计... 为研究输水泵站泵装置水力性能受叶片角度变化的影响,采用CFD方法模拟全流道泵装置水力性能,分析设计流量工况下叶片角度变化对进水流道、出水流道流动及叶轮内部流动特性和水力性能的影响.结果表明:在设计流量工况下,叶片角度偏离设计工况角度,叶轮进口近轮毂区存在回流、脱流;叶片角度偏离设计工况角度越大,进水流道、出水流道内水流流态越差,水力损失越大.当叶片角度调节为-8°工况时,与叶片角度-0°工况比较,进水流道和出水流道水力损失相对值最大,分别为1.28和2.89,即叶片同等偏离角度下,出水流道水力损失增大幅度较进水流道更加明显.对比数值模拟结果与模型试验结果得出,在设计流量工况,叶片角度为0°时,扬程相对误差为1.2%,效率相对误差为2.1%,两者吻合较好. 展开更多

关键词 轴流泵 全流道 水力性能 数值模拟 模型试验

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竖井对低扬程贯流泵装置性能影响的数值模拟 被引量：8

9

作者 周春峰 张敬波 +2 位作者 焦伟轩 成立 蒋红樱 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期231-237,共7页

为研究竖井贯流泵中竖井部分对贯流泵装置的水力性能的影响,采用计算流体动力学方法对包含进出水延长段、进出水流道、叶轮和导叶在内的整体泵装置进行数值模拟,分析竖井长度、竖井头部型线以及竖井尾部型线对进水流道水力损失、出口断... 为研究竖井贯流泵中竖井部分对贯流泵装置的水力性能的影响,采用计算流体动力学方法对包含进出水延长段、进出水流道、叶轮和导叶在内的整体泵装置进行数值模拟,分析竖井长度、竖井头部型线以及竖井尾部型线对进水流道水力损失、出口断面轴向速度分布均匀度、出口断面速度加权平均角以及泵装置能量特性的影响.结果表明:竖井长度、竖井头部和尾部型线对进水流道水力损失和出口断面速度加权平均角有影响,但是对进水流道出口断面轴向速度分布均匀度几乎没有影响;竖井尾部型线对流道水力损失影响最为显著,在设计流量工况下,竖井头部和尾部皆为锥形型式的进水流道水力损失较头部和尾部皆为圆弧形型式的进水流道的水力损失小24%;竖井头部型线和尾部型线采用锥形型式的进水流道水力性能更优,但是在选择锥形型线时应注意不要延长竖井尾部长度.采用模型试验对数值模拟结果进行了验证,两者结果吻合较好,表明该数值模拟方法是可靠的. 展开更多

关键词 竖井贯流泵 进水流道 水力性能 数值模拟 模型试验

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轴流泵装置虹吸式出水流道内流机理数值分析 被引量：12

10

作者 杨帆 刘超 +2 位作者 孙丹丹 谢荣盛 张丽萍 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期60-65,91,共7页

为研究轴流泵对虹吸式出水流道内部流动特性的影响机理,采用CFD（Computational fluid dynamic）方法对虹吸式轴流泵装置进行全流道的数值计算,在考虑了轴流泵与虹吸式出水流道内流相互影响的条件下定性地分析了虹吸式出水流道的流场特... 为研究轴流泵对虹吸式出水流道内部流动特性的影响机理,采用CFD（Computational fluid dynamic）方法对虹吸式轴流泵装置进行全流道的数值计算,在考虑了轴流泵与虹吸式出水流道内流相互影响的条件下定性地分析了虹吸式出水流道的流场特征,定量地研究了导叶体出口剩余环量和流量对虹吸式出水流道水力损失的影响,给出了相应的数学关系模型,并将泵装置性能预测结果与模型试验结果进行了对比。结果表明：受导叶体出口剩余环量和流量的双重作用虹吸式出水流道内部流态差异较大,虹吸式出水流道的水力损失主要集中于驼峰断面前的过流通道。各工况时虹吸式出水流道驼峰断面的速度加权平均角的均值为52.34°,不同工况时速度加权平均角变化范围仅在0.1°-2.3°之间。随流量系数的增大,驼峰断面的轴向速度分布均匀度逐渐增大,导叶体出口剩余环量则先减小后增大,在高效工况范围内导叶体出口剩余环量存在最小值。导叶体出口剩余环量通过影响虹吸式出水流道内部流态而对出水流道水力损失产生影响,虹吸式出水流道的水力损失与流量未呈二次方关系。 展开更多

关键词 轴流泵 虹吸式出水流道 水力性能 数值模拟

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进水流道对泵装置性能影响的数值模拟分析 被引量：9

11

作者 黄佳卫 刘超 +2 位作者 严天序 查智力 叶鹏 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2018年第10期110-119,共10页

为了研究进水流道内部流态对泵装置性能的影响,采用CFX三维软件对高度及喉部高度大、高度及喉部高度小的两种肘形进水流道装置的三维流场进行数值模拟,分析比较了这两种肘形进水流道与泵装置的水力特性。方案1肘形进水流道的高度大,挖深... 为了研究进水流道内部流态对泵装置性能的影响,采用CFX三维软件对高度及喉部高度大、高度及喉部高度小的两种肘形进水流道装置的三维流场进行数值模拟,分析比较了这两种肘形进水流道与泵装置的水力特性。方案1肘形进水流道的高度大,挖深大,土建投资大,且喉部高度大,弯肘段脱流严重;方案2肘形进水流道高度小,土建投资小,同时喉部高度小,有效抑制了弯管脱流问题。结果表明:在最优工况下(Q=320 L/s),肘形进水流道方案2比方案1的流道出口断面速度均匀度高1. 6%;速度加权平均角度高7. 34°;进水流道水力损失降低0. 128 m;装置效率提高4. 22%;装置高效区流量范围拓宽40%。因此,为了保证泵装置高效、安全地运行,应充分重视在实际工程中进水流道对泵装置性能的影响以及肘形进水流道喉部高度对进水流道流态的影响。 展开更多

关键词 进水流道 肘形流道 泵装置 水力性能 数值模拟

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