平面S形軸伸泵裝置水力特性.pdf

1、S形軸伸泵系統(tǒng)是一種流道呈S形的軸伸泵系統(tǒng)。S形軸伸泵系統(tǒng)在我國的建設(shè)應用較早，但由于性能欠佳、效率不高，難以滿足節(jié)能等實際工程技術(shù)需要，所以應用發(fā)展緩慢。但該泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，不受泵大小制約，可用于各種尺寸的軸流泵系統(tǒng)，如果能保證節(jié)能高效，應用前景十分廣闊。
　　近年來，一些學者研發(fā)了新型S形軸伸泵系統(tǒng)，使得這種泵系統(tǒng)突破了效率不高的瓶頸，并將其應用于工程領(lǐng)域。目前國內(nèi)外學者對S形軸伸泵系統(tǒng)的水力特性已經(jīng)有了一些研究，但

2、還停留在對前置式或后置式單個形式的泵裝置研究上，并沒有文獻對前置式和后置式這兩種不同形式的泵裝置的水力特性進行綜合比較分析。
　　副導葉是一種位于導葉后側(cè)、處于出水流道內(nèi)部的整流裝置，它可以將出水流道中水流剩余環(huán)量進一步回收，從而改善出水流道的內(nèi)部流態(tài)，減小水力損失。但在流道中加入副導葉勢必會增大摩擦損失。目前，對于在裝置內(nèi)部加入副導葉能否提高裝置性能還缺乏深入研究。
　　本文采用CFX軟件，分別對平面S形前置與后置軸伸泵裝

3、置進行數(shù)值模擬計算。根據(jù)模擬結(jié)果分析兩種泵形式的內(nèi)外特性，并進行對比分析。在兩種泵形式的出水流道不同位置加入不同形狀的副導葉，觀察各個方案能否通過減小水流剩余環(huán)量來最終提高裝置性能，并通過對比各個方案的裝置性能，探索副導葉合適的安裝位置與形狀。
　　數(shù)值計算結(jié)果表明:前置軸伸泵裝置在Q=300l/s時效率最高，為76.67％，對應的揚程為3.088m，后置軸伸泵裝置在Q=280l/s時效率最高，為76.85％，對應的揚程為3.44

4、8m。后置式在小流量工況時效率高于前置式，適用于偏小流量工況運行，前置式則是在大流量工況時效率更高，適用于偏大流量工況運行。小流量工況時后置式揚程高于前置式，功率則略低于前置式，大流量工況時前置式揚程較高，功率明顯高于后置式。
　　從兩種泵形式進出水流道水力特性的對比中可以發(fā)現(xiàn)，后置式進水流道出口的流速均勻度在全工況下高于前置式，而進水流道水力損失則在全工況下小于前置式，進水流道水力特性更佳。兩種泵形式出水流道水力損失在小流量工況

5、時相近，設(shè)計及大流量工況時前置式更小。前置式導葉出口外周的環(huán)量在小流量工況時大于后置式，在Q達到300L/s后，兩個泵裝置的環(huán)量均趨近于0，截面上的正負環(huán)量相互抵消。從前置式出水流道中截取與后置式彎管相同長度的出水等效管，彎管與出水等效管水力損失皆在設(shè)計工況時取得最小值，彎管水力損失占出水流道水力損失的比重更大，彎管出口的環(huán)量在小流量工況時更小，大流量工況時更大。
　　在平面S形前置軸伸泵裝置出水流道不同位置處加入矩形以及流線形副

6、導葉，比較流道的水力特性及裝置的能量性能。結(jié)果表明:各方案中的副導葉均能有效地回收水流的剩余環(huán)量。相同位置的流線形副導葉方案的裝置性能優(yōu)于矩形副導葉方案。兩種形狀的副導葉方案總的趨勢是離流道進口越遠，裝置性能越好。離流道進口一定距離處加入副導葉可以提高裝置的性能。
　　在平面S形后置軸伸泵裝置的彎管出口以及出水流道出口加入流線形副導葉后，均能有效地回收水流的剩余環(huán)量，但裝置效率均略微下降，同時，副導葉置于彎管出口的方案效率略低于副