雙向?qū)ΨQ葉輪豎井貫流式泵裝置內(nèi)流動數(shù)值模擬.pdf

1、雙向豎井貫流式泵裝置是一種新型的低揚(yáng)程泵站結(jié)構(gòu)形式，由進(jìn)出水池、進(jìn)出水流道、安裝電機(jī)的豎井以及貫流泵機(jī)組組成。該泵裝置將引水與排水相結(jié)合，具有泵裝置效率較高，進(jìn)、出水流道順直，水力損失小，機(jī)組結(jié)構(gòu)簡單緊湊，開挖深度及平面尺寸小，工程投資省，便于管理、維護(hù)，便于實現(xiàn)雙向抽水等特點(diǎn)。特別適合應(yīng)用于南水北調(diào)工程中的中、小型泵站。
　　 目前，針對雙向?qū)ΨQ葉輪豎井貫流式泵裝置的數(shù)值模擬研究比較少見。雙向豎井貫流式泵裝置的各個組成部分是一

2、個有機(jī)整體，彼此相互作用，雙向葉輪具有相同的正、反向性能，因此采用雙向葉輪方式來實現(xiàn)雙向抽水功能。本文主要研究雙向豎井貫流式泵站的雙向性能，通過對裝置模型的數(shù)值模擬，探討葉輪葉片安放角度、短直平板導(dǎo)葉布置型式對泵裝置雙向運(yùn)行水力性能的影響，因此，有必要對整個水泵裝置內(nèi)部的流場進(jìn)行分析研究，以減小水力損失為目的，增強(qiáng)泵裝置的水力性能，提高水泵裝置的效率。
　　 CFD(Computational Fluid Dynamics)技術(shù)

3、，即計算流體力學(xué)技術(shù)，隨著計算機(jī)性能的提高和數(shù)值計算方法的改進(jìn)，CFD技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。作為目前功能最全面，適用性最廣的CFD軟件之一的Fluent軟件在水利工程中的應(yīng)用正逐步展開。本文運(yùn)用Fluent軟件對雙向?qū)ΨQ葉輪豎井貫流式泵裝置內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析泵裝置內(nèi)部的水流流態(tài)，以及流道內(nèi)過流部件對流態(tài)的影響，進(jìn)而提出對泵裝置內(nèi)部過流部件如進(jìn)、出水流道、葉輪葉片安放角度、支撐布置型式等的優(yōu)化方案，預(yù)測水泵的性能，進(jìn)而減少泵裝置

4、的水力損失，這對提高泵站效率具有重要的理論意義與實際價值。
　　 本文以某雙向?qū)ΨQ葉輪豎井貫流式泵裝置為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)值計算，用Gambit軟件建立三維模型和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格剖分計算區(qū)域。采用三維雷諾平均N-S方程和標(biāo)準(zhǔn)k-ε紊流模型，使用有限體積法建立離散方程，對雙向?qū)ΨQ葉輪豎井貫流泵包括進(jìn)出、水流道裝置內(nèi)部的流動進(jìn)行三維紊流數(shù)值計算，性能預(yù)測。較好的模擬出流復(fù)雜的流動形態(tài)，進(jìn)而提出改進(jìn)泵裝置結(jié)構(gòu)的方法，優(yōu)化泵裝置的水力性能，提高泵裝