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(yīng)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(yīng)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(yīng)用前景十分廣闊。
　　近年來，一些學(xué)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(yīng)用于工程領(lǐng)域。目前國內(nèi)外學(xué)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(xiàn)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(jìn)行綜合比較分析。
　　副導(dǎo)葉是一種位于導(dǎo)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(jìn)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(dǎo)葉勢必會增大摩擦損失。目前，對于在裝置內(nèi)部加入副導(dǎo)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(jìn)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(jìn)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(jìn)出水流道水力特性的對比中可以發(fā)現(xiàn)，后置式進(jìn)水流道出口的流速均勻度在全工況下高于前置式，而進(jìn)水流道水力損失則在全工況下小于前置式，進(jìn)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(dǎo)葉出口外周的環(huán)量在小流量工況時大于后置式，在Q達(dá)到300L/s后，兩個泵裝置的環(huán)量均趨近于0，截面上的正負(fù)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)葉方案的裝置性能優(yōu)于矩形副導(dǎo)葉方案。兩種形狀的副導(dǎo)葉方案總的趨勢是離流道進(jìn)口越遠(yuǎn)，裝置性能越好。離流道進(jìn)口一定距離處加入副導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)葉置于彎管出口的方案效率略低于副