空间导叶面积变化规律对井用潜水泵性能的影响
发布时间：2021-03-11 09:34
为了研究空间导叶叶片进出口有效过流面积比和其过水断面面积变化规律对潜水泵性能的影响,保证导叶其他参数不变,设计了9种面积比模型,以效率最优的面积比导叶为基础模型,设计了4种过水断面面积变化规律的导叶,包括线性式、上凸式、下凹式和S形。运用CFD数值模拟方法对其内部流场进行了计算,模拟计算结果与试验结果较为吻合,设计工况下的扬程和效率的误差均在3%以内。通过对潜水泵外特性分析表明:导叶过水断面面积变化规律在设计工况下对泵的效率有显著影响,变化过程中效率的增幅约为4%,但对其扬程影响甚微,最大扬程差仅为0.7 m;各个方案导叶流道的内流场分布结果表明:下凹式面积变化规律能有效改善导叶内流体的流动状态,降低导叶内的能量损失。非线性下凹式面积变化规律优于线性,S形及上凸式面积变化规律,但如何寻找最优变化规律仍需继续探索。
【文章来源】：中国农村水利水电. 2020,(05)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
250QJ125型3级潜水泵三维流体域模型及结构图
整个计算域由进口段、叶轮、空间导叶和出口段4个部分组成,应用ICEM采用非结构化四面体进行网格的划分,网格质量的好坏会对计算结果的准确性及计算周期等问题产生直接性影响,所以进行了局部加密处理,叶轮和空间导叶网格的划分如图2所示。为了降低网格数对计算结果的影响,对全流域进行了网格无关性验证,不同网格数的计算结果如表3所示。由计算结果可以看出,当网格数达到49万时,网格数的增加对泵的计算扬程基本没有影响。综合上述分析和计算机的配置,最终确定49万的网格划分方案进行后续研究。表3 不同网格数下潜水泵的扬程Tab.3 Head of submersible pump under different grid numbers 网格数 3.235万 3.814万 42.820万 49.000万 54.600万 59.730万 扬程/m 57.27 58.46 59.32 60.96 60.98 60.96
选取与进出口面积比为ξ=2.05的空间导叶相匹配的潜水泵作为样机模型进行泵性能试验,得到了250QJ125型井用潜水泵在不同工况下的扬程和效率。为了便于比较,本文将数值计算中的3级潜水泵换算至5级,进而将其与试验结果进行比较。图3是模型泵数值预测性能与试验泵性能的对比曲线图。从图中可以看出,模拟结果与真机实验的扬程及效率变化趋势的吻合度较高,设计流量时的扬程和效率的误差均在3%以内。小流量和大流量下的误差虽有增加,但扬程和效率的最大误差值也不超过5%,考虑到由于数值计算时没有考虑密封处的泄漏带来的容积损失和圆盘摩擦损失,该误差在允许范围内,说明数值模拟具有一定的准确性,因此用数值模拟的方法对导叶内部流场进行研究分析是可靠的。4 模型方案的设计和性能的分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]导叶出口边位置对井用潜水泵性能的影响[J]. 程效锐,吕博儒,张雪莲,魏彦强,张舒研,王鹏. 农业工程学报. 2018(10)
[2]基于比面积调控的核主泵动静叶栅数值优化研究[J]. 黎义斌,祁炳,杨由超,李正贵. 哈尔滨工程大学学报. 2018(01)
[3]蜗壳面积变化规律对低比转数离心泵性能的影响[J]. 高波,杜文强,杨丽,张宁,王浩宇,袁霄. 排灌机械工程学报. 2017(09)
[4]AP1000核主泵模型泵导叶水力设计与数值优化[J]. 谢蓉,祁恒,单玉姣,金伟楠. 排灌机械工程学报. 2014(12)
[5]基于CFD技术的多级潜水泵优化设计[J]. 崔宝玲,孟嘉嘉,贾晓奇. 农业机械学报. 2012(11)
[6]轴流泵装置导叶出口水流速度环量对出水流道水力损失的影响[J]. 梁金栋,陆林广,徐磊,陈伟,王刚. 农业工程学报. 2012(01)
[7]面积比原理在潜水泵设计中的应用研究[J]. 魏清顺,刘在伦. 流体机械. 2009(09)
本文编号：3076257
【文章来源】：中国农村水利水电. 2020,(05)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
250QJ125型3级潜水泵三维流体域模型及结构图
整个计算域由进口段、叶轮、空间导叶和出口段4个部分组成,应用ICEM采用非结构化四面体进行网格的划分,网格质量的好坏会对计算结果的准确性及计算周期等问题产生直接性影响,所以进行了局部加密处理,叶轮和空间导叶网格的划分如图2所示。为了降低网格数对计算结果的影响,对全流域进行了网格无关性验证,不同网格数的计算结果如表3所示。由计算结果可以看出,当网格数达到49万时,网格数的增加对泵的计算扬程基本没有影响。综合上述分析和计算机的配置,最终确定49万的网格划分方案进行后续研究。表3 不同网格数下潜水泵的扬程Tab.3 Head of submersible pump under different grid numbers 网格数 3.235万 3.814万 42.820万 49.000万 54.600万 59.730万 扬程/m 57.27 58.46 59.32 60.96 60.98 60.96
选取与进出口面积比为ξ=2.05的空间导叶相匹配的潜水泵作为样机模型进行泵性能试验,得到了250QJ125型井用潜水泵在不同工况下的扬程和效率。为了便于比较,本文将数值计算中的3级潜水泵换算至5级,进而将其与试验结果进行比较。图3是模型泵数值预测性能与试验泵性能的对比曲线图。从图中可以看出,模拟结果与真机实验的扬程及效率变化趋势的吻合度较高,设计流量时的扬程和效率的误差均在3%以内。小流量和大流量下的误差虽有增加,但扬程和效率的最大误差值也不超过5%,考虑到由于数值计算时没有考虑密封处的泄漏带来的容积损失和圆盘摩擦损失,该误差在允许范围内,说明数值模拟具有一定的准确性,因此用数值模拟的方法对导叶内部流场进行研究分析是可靠的。4 模型方案的设计和性能的分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]导叶出口边位置对井用潜水泵性能的影响[J]. 程效锐,吕博儒,张雪莲,魏彦强,张舒研,王鹏. 农业工程学报. 2018(10)
[2]基于比面积调控的核主泵动静叶栅数值优化研究[J]. 黎义斌,祁炳,杨由超,李正贵. 哈尔滨工程大学学报. 2018(01)
[3]蜗壳面积变化规律对低比转数离心泵性能的影响[J]. 高波,杜文强,杨丽,张宁,王浩宇,袁霄. 排灌机械工程学报. 2017(09)
[4]AP1000核主泵模型泵导叶水力设计与数值优化[J]. 谢蓉,祁恒,单玉姣,金伟楠. 排灌机械工程学报. 2014(12)
[5]基于CFD技术的多级潜水泵优化设计[J]. 崔宝玲,孟嘉嘉,贾晓奇. 农业机械学报. 2012(11)
[6]轴流泵装置导叶出口水流速度环量对出水流道水力损失的影响[J]. 梁金栋,陆林广,徐磊,陈伟,王刚. 农业工程学报. 2012(01)
[7]面积比原理在潜水泵设计中的应用研究[J]. 魏清顺,刘在伦. 流体机械. 2009(09)
本文编号：3076257
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