非均匀来流开敞式水泵吸水口前流动的试验研究

发布时间：2020-07-19 13:44

【摘要】：水泵吸水池是泵站中专门为水泵或其吸水道抽水而修建的水池,它的主要目的是将液流平顺地引至叶轮进口,使泵高效率地稳定运行,它直接影响到泵站的运行效率和安全。我国的能源需求趋于紧张,水泵等主要耗能设备的效率相对国际先进水平仍较低。随着国民经济的发展,必然对改善水泵的运行状况提出更高的要求。其中,研究不均匀来流工况下的吸水池流场和吸入空气状况是一个重要的基础工作。论文应用 PIV 技术完成吸水池流场的测量工作。首先对 PIV 技术的当前国内外进展进行了分析,并对 PIV 系统的关键技术、PIV 在流场显示技术中的应用范围和使用方法进行了介绍。从理论上分析了应用 PIV 技术研究水泵吸水池流场的可行性。论文研究了测量水泵吸水口空气吸入的方法。对自行研制的电容式空泡仪和 CCD 图像法的原理、使用方法和适用性进行了介绍和分析,并对两种方法的系统误差和实现可行性进行了对比。为相关研究工作提供借鉴成果。论文的另一部分工作是对非均匀来流工况下开敞式水泵吸水池流场的研究。主要成果有:(1)在设计要求的基础上,自行设计并建立非均匀来流工况下开敞式水泵吸水池试验台系统,并使其适于加工和测量;利用 PIV 技术测量流场并进行结果分析,得到速度图、流线图、湍流强度图和涡量图等水力参数结果;应用 CCD 图像法进行水泵吸水池入口处的空气吸入涡及空气挟入情况的测量;(2)通过分析速度场图、湍流强度分布图和涡量图,发现流量比越大,湍动越大,涡的产生越明显;并对不同来流条件下不同位置涡的分布和产生进行了分析,分析了涡量分布显著的区域及其原因;分析了工况非定常频谱图。对射流和尾迹进行了分析;(3)通过测量流场中出现的空气数量,研究了气泡的尺寸以及出现概率。研究表明,在流速比较大时,空气吸入量越大;流速最大时,较大尺寸的气泡出现概率最大;流速比较低时,小尺寸气泡出现概率则较大。并和 PIV 的试验结果进行了对比分析,它们的结果互相吻合。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH38

【参考文献】