電站自吸泵的設(shè)計及內(nèi)部流場特性研究.pdf

1、由于普通離心泵吸入液面如果在葉輪以下，啟動時必須預(yù)先灌水，為了在泵體內(nèi)部及吸入管路能夠存住水，入口需安裝閥門，泵工作時閥門造成的水力損失較大，且閥口容易夾雜石塊、樹枝等雜物，導(dǎo)致封水不嚴(yán)而無法灌滿水，這樣自吸泵隨之出現(xiàn)并得到廣泛的應(yīng)用，自吸泵具有體積小、工作可靠、便于遠(yuǎn)程集中控制等特點，近年來人們對于自吸泵性能做了大量的理論研究工作，其一：水力性能設(shè)計是否優(yōu)秀是影響自吸性能的關(guān)鍵因素。其二：自吸泵的啟動階段是非常紊亂的瞬態(tài)氣液兩相流動過

2、程，同時在啟動階段氣液混合和分離的效果與否對于自吸性能有著顯著影響。
　　本文主要的研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　?。?）較為全面的概述和總結(jié)了自吸泵的研究近況及發(fā)展方向。
　?。?）主要從自吸泵現(xiàn)有設(shè)計理論研究成果總結(jié)的基礎(chǔ)上，根據(jù)電站的實際需要采用速度系數(shù)法對ZX80-65-178自吸式離心泵進(jìn)行設(shè)計，滿足規(guī)定的設(shè)計目標(biāo)和自吸性能要求。
　?。?）應(yīng)用計算流體力學(xué)CFD對自吸泵的內(nèi)部流場進(jìn)行定常模擬計算，分析和研究

3、該泵在各工況下的能量性能、內(nèi)部流動機理、速度特征，并進(jìn)行相關(guān)的外特性試驗驗證，檢驗自吸泵水力設(shè)計是否達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。
　　（4）回流孔設(shè)計是在經(jīng)驗公式設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行估算得到，一般很難達(dá)到最優(yōu)設(shè)計值，對于特定的自吸泵，存在一個最佳回流孔的面積及其安放位置，在初次設(shè)計的基礎(chǔ)上根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果研究和分析回流孔的內(nèi)部流動特性，對回流孔大小重新定義，分析得到隨著回流孔大小的變化，導(dǎo)致回流孔兩側(cè)壓力差及其回流量的變化，最終反映到自吸泵外特性的

4、變化，從而確定該自吸泵回流孔的最佳面積。
　　（5）自吸泵的啟動過程是三維非穩(wěn)態(tài)的湍流運動，實驗發(fā)現(xiàn)自吸泵的自吸初期含氣率有一個激增的過程，最大能達(dá)到一半。所以本文通過氣液兩相流數(shù)值模擬理論研究葉輪入口在不同含氣率情形下泵體內(nèi)部的氣液兩相流動特點，為探究啟動階段的流動機理具有一定的參考價值。
　?。?）本章主要是非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，主要研究自吸泵在水力設(shè)計基礎(chǔ)上的壓力脈動變化情況，運用基于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格大渦數(shù)值模擬理論的研究方法，通