燈泡貫流泵裝置三維湍流CFD研究.pdf

1、燈泡貫流泵裝置具有進、出水水流平順流暢、水力損失小、裝置效率高等特點，特別適合于南水北調(diào)東線泵站工程，具有較大的應用價值和發(fā)展?jié)摿?。但是，到目前為止，大型燈泡貫流泵機組在國內(nèi)外的應用還很少，有關(guān)燈泡貫流泵裝置水力性能的研究還很不夠。因此，對燈泡貫流泵裝置進行深入研究十分必要，其成果將不僅有益于即將建設實施的淮陰三站燈泡貫流式機組，而且也可供南水北調(diào)東線工程其他貫流泵站借鑒。 如何研究燈泡貫流泵裝置的水力性能及其優(yōu)化水力設計，是需

2、要首先解決的問題。目前，研究燈泡貫流泵裝置水力性能的方法大多采用模型試驗的方法。該方法費用多、周期長，研究結(jié)果僅限于裝置的外特性，難以了解裝置的內(nèi)特性。近年來，隨著CFD理論和技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)值模擬方法在水泵裝置方面得到越來越廣泛的應用。本文在這種背景下，主要對采用三維湍流數(shù)值模擬的方法研究燈泡貫流泵裝置的可行性、準確性進行探討。 本文結(jié)合使用Pro/ENGINEER2001和GAMBIT軟件分別完成了ZBM791-100模型

3、泵泵段和淮陰三站前、后置燈泡貫流泵裝置的三維實體造型，令人滿意地完成了葉片、導葉曲面的造型及實體的裝配工作。本文使用GAMBIT軟件對模型泵泵段和前、后置燈泡貫流泵裝置分別進行了非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的剖分，采用局部加密的技術(shù)對實體進行了較高精度和較高質(zhì)量的網(wǎng)格剖分。 本文以連續(xù)性方程、雷諾應力平均Navier-Stokes方程和k-ε湍流方程組成封閉的控制方程組，并根據(jù)數(shù)值計算的具體要求，給出適當?shù)倪吔鐥l件。采用有限體積法對控制方程組進

4、行離散，同時采用基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的SIMPLE算法，對模型泵泵段及前、后置燈泡貫流泵裝置的內(nèi)部流動進行了三維湍流數(shù)值模擬。 本文計算結(jié)果與泵段的模型試驗結(jié)果基本吻合，從而說明三維湍流數(shù)值計算方法應用于轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流動是可行的、準確的。對淮陰三站前、后置燈泡貫流泵裝置內(nèi)部流動數(shù)值計算的收斂性較好，計算結(jié)果穩(wěn)定，根據(jù)計算結(jié)果分析所得到的內(nèi)、外特性符合常規(guī)。本文的計算結(jié)果表明：燈泡貫流泵裝置的水力設計對其裝置性能具有十分明顯的影響，為了獲