泵閥調(diào)節(jié)過程瞬態(tài)特性的數(shù)值模擬.pdf

1、水泵是我國重要的通用機械和耗能設備,在國家制定的中長期節(jié)能規(guī)劃中水泵被列入其中,且在實際工程中,常常通過對水泵的運行工況點進行調(diào)節(jié),提高水泵的運行效率以及滿足用水要求。對此,很多專家進行研究,且研究的一個重點就是節(jié)能降耗,研究方法中,建立系統(tǒng)的控制模型是不可缺少的一個環(huán)節(jié),但由于在調(diào)節(jié)過程中存在的瞬時流體動力,可能會帶來較大的壓力脈動和揚程沖擊,對于建立精確的控制模型帶來一定的困難。目前,對水泵、閥的調(diào)節(jié)過程尚缺乏系統(tǒng)的研究,如何實現(xiàn)對

2、泵、閥調(diào)節(jié)過程的性能預測及對其存在的瞬時流體動力的研究是一個重要的課題。
　　 本文針對離心泵調(diào)速過程中表現(xiàn)出的瞬態(tài)特性,建立了瞬態(tài)流動的數(shù)值模擬與診斷方法,研究不同的系統(tǒng)參數(shù)對其瞬態(tài)特性的影響;針對閘閥調(diào)節(jié)過程的動態(tài)特性,采用數(shù)值模擬和系統(tǒng)仿真相結合的方法,研究了調(diào)節(jié)過程中的內(nèi)部流動機理。主要內(nèi)容包括:
　　 1.首次將仿真分析的結果用于數(shù)值計算的邊界條件,解決了數(shù)值計算中水泵調(diào)速和閥門開啟過程的瞬態(tài)邊界設定問題,消除

3、了人為定義邊界條件產(chǎn)生的誤差,避免了采用試驗方法確定邊界條件的繁瑣。
　　 2.以某離心泵為研究模型,構建了離心泵調(diào)速瞬態(tài)特性測試試驗平臺,對水泵調(diào)速過程的瞬態(tài)參數(shù)進行測試和采集,結果表明基于CEL語言的瞬態(tài)計算方法得到的性能曲線和試驗性能曲線吻合較好。同時將瞬態(tài)計算和準穩(wěn)態(tài)計算方案進行比較,對離心泵調(diào)速過程外部瞬態(tài)揚程產(chǎn)生的原因及其影響因素進行了深入分析。
　　 3.采用系統(tǒng)仿真軟件Flowmaster建立水泵系統(tǒng),對

4、水泵的調(diào)速過程進行了仿真分析,一方面研究了不同的系統(tǒng)參數(shù)對調(diào)速過程瞬態(tài)特性的影響,另一方面對水泵調(diào)速過程中的瞬時流量、轉(zhuǎn)速的變化進行采集,將其作為模擬計算的邊界條件,為求解水泵調(diào)速過程的內(nèi)部瞬態(tài)流動提供了精確的計算條件。
　　 4.在系統(tǒng)仿真分析軟件中,搭建了閥門調(diào)節(jié)瞬態(tài)性能測試試驗系統(tǒng),對閥門調(diào)節(jié)過程中,外特性參數(shù)隨時間的變化進行了監(jiān)測,指出了閥門調(diào)節(jié)對系統(tǒng)水力擾動的影響;同時,為了研究閥門在調(diào)節(jié)過程中的內(nèi)部流動狀態(tài),建立了求

5、解閥門開啟過程的非定常流動數(shù)學模型,使用動網(wǎng)格技術,以三維簡化閘閥為模型進行開啟過程內(nèi)部流動的數(shù)值模擬研究。
　　 研究結果表明,水泵調(diào)速過程中瞬態(tài)揚程主要受葉輪調(diào)節(jié)加速度和運行工況點流量值大小的影響,即隨著葉輪加速度和調(diào)節(jié)流量的減少,瞬態(tài)揚程值增加,而采用基于CEL語言瞬態(tài)計算方法可較好的計算出其瞬態(tài)特性,同時結合了系統(tǒng)仿真分析軟件,解決了瞬態(tài)邊界條件定義的問題,為精確計算泵類瞬態(tài)計算提供了較好的計算方法。
　　 而在