淮安三站改造后置灯泡贯流泵内部流动特性研究

发布时间：2017-08-14 01:23

  本文关键词：淮安三站改造后置灯泡贯流泵内部流动特性研究

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【摘要】：灯泡贯流泵已在南水北调东线泵站工程中得到应用,主要是其具有进出水流道平顺,过流能力大,水力损失小,装置效率高以及土建运行费用低等优点,是一种适用于大流量低扬程的经济泵型,本文结合具体工程,针对工程中需要优化改进的贯流泵装置内过流部件,通过数值模拟研究,并与模型试验进行对比,对贯流泵装置的内部流动特性进行分析,研究成果将对新建或更新改造的其它贯流泵站提供借鉴。本文以南水北调东线工程淮安三站改造为背景,借助Unigraphics (UG)和TurboGrid对模型泵装置进行三维建模,并利用ICEM-CFD和TurboGrid对模型进行了全六面体的结构化网格划分,基于N-S方程和标准K一ε模型,采用商用软件ANSYS 14.0对后置灯泡贯流泵装置内部流动进行数值模拟研究。分析了不同工况下整体泵装置的内部流动特性,并通过计算获得了外特性曲线,详细分析了不同过流部件水力损失所占比例,根据工程实际需要对水力损失所占比例最大的导叶体和灯泡段进行了结构优化改进,经过优化改进后的模型泵装置内部流态有了明显的改善,效率有了较大提高,并将数值模拟的结果与模型试验进行了对比分析,两者结果基本吻合,说明数值模拟用于研究泵装置内部流动具有一定的可行性。对于可调节叶片的贯流泵而言,叶片角度是个重要的参数指标,本文结合具体工程需要,通过数值模拟研究分析了叶轮不同叶片安放角对后置灯泡贯流泵装置性能的影响,获得了外特性曲线,并通过模型试验对数值模拟的结果进行验证,针对三个典型流量工况下不同叶片安放角的泵装置内部流动进行分析,得出了叶片表面流速和压力分布规律,通过相同流量工况下不同叶片安放角叶片各展向静压分布图,了解了不同叶片安放角条件下叶片沿展向的静压分布规律。研究结果对采用叶片可调式叶轮的泵站工程具有一定的参考价值。
【关键词】：灯泡贯流泵 数值模拟 内部流动 水力性能
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV675;TV136.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 符号说明10-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 研究的背景及意义12-13
• 1.2 贯流泵国内外研究概况13-17
• 1.2.1 数值模拟研究概况13-14
• 1.2.2 模型试验研究概况14-16
• 1.2.3 流场测试研究概况16-17
• 1.3 本文主要研究内容17-18
• 1.4 本文研究技术路线18
• 1.5 本章小结18-19
• 第2章 后置灯泡贯流泵装置模型的建立和数值方法19-28
• 2.1 模型泵装置三维建模与网格划分19-24
• 2.1.1 模型泵装置参数19
• 2.1.2 三维建模19-21
• 2.1.3 网格划分21-23
• 2.1.4 网格无关性分析23-24
• 2.2 控制方程和紊流模型的选取24-26
• 2.2.1 控制方程24-26
• 2.2.2 紊流模型26
• 2.3 边界条件的设定26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 后置灯泡贯流泵装置内部流动数值模拟和优化28-49
• 3.1 泵装置外特性预测及分析29-30
• 3.2 贯流泵内部流动分析30-33
• 3.3 贯流泵装置水力损失计算分析33
• 3.4 过流部件优化改进33-36
• 3.4.1 改进方案33-34
• 3.4.2 模型的建立及网格划分34-36
• 3.5 改进方案计算结果分析36-48
• 3.5.1 装置外特性预测及分析36-38
• 3.5.2 装置整体速度和压力分析38-40
• 3.5.3 叶轮速度和压力分析40-43
• 3.5.4 原方案与改进方案导叶出口流场分析与环量计算43-46
• 3.5.5 原方案与改进方案导叶体出口断面静压分布46-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第4章 灯泡贯流泵叶轮不同叶片安放角的数值计算49-62
• 4.1 物理模型和计算区域49
• 4.2 叶轮建模和网格生成49-50
• 4.3 求解设置和计算工况50
• 4.4 数值模拟结果分析50-61
• 4.4.1 外特性分析50-53
• 4.4.2 不同叶片安放角内部流动分析53-60
• 4.4.3 流速分布均匀度V_u和速度加权平均角θ60-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 总结与展望62-64
• 5.1 全文总结62-63
• 5.2 展望63-64
• 参考文献64-67
• 附表Ⅰ67-68
• 附表Ⅱ68-69
• 附表Ⅲ69-70
• 附表Ⅳ70-71
• 致谢71-72

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