采用物理模型試驗和數(shù)值模擬方法,對南方某大型斜式軸流泵裝置的流態(tài)、能量特性等方面進(jìn)行了分析和研究。研究表明,效率與流量關(guān)系曲線趨勢吻合良好且隨葉片安放角度的增大,吻合程度增高。在偏離設(shè)計工況時,效率誤差在±5%之內(nèi),而在最優(yōu)工況附近,誤差進(jìn)一步降低, - 2°葉片安放角度時,最優(yōu)工況效率誤差為1. 71%。

1、前言

　　近年來,為滿足防洪、排澇、灌溉等要求,我國沿海地區(qū)興建的泵站越來越多,這些新建的泵站一般揚程較低,設(shè)計揚程約為2～4m,多數(shù)選用斜式泵站。其中斜式軸流泵因其良好的水力性能、較小的開挖深度等優(yōu)點,受到了更多的關(guān)注,尤其是低揚程大流量工況下,在傳統(tǒng)立式、臥式機組不適合使用,貫流機組又不十分完善的情況下,斜式軸流機組是一種比較好的選擇^[1]  。然而由于泵軸傾角越大,流道彎曲得越厲害,這可能導(dǎo)致流道的流態(tài)不好,降低泵站裝置的效率。目前國內(nèi)外對斜式軸流泵的水力性能研究還不成熟,本文同時采用物理模型試驗和數(shù)值模擬計算方法,對南方某大型斜30°軸流泵裝置的流動特性和能量特性進(jìn)行了研究,這對進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)斜式軸流泵型式,以獲得更好性能的水泵裝置提供了參考^[2、3]  。

2、研究方法

　　某泵站安裝了4臺2000ZXB l5 - 3. 2斜式軸流泵機組,機組葉輪直徑為2000mm,單機設(shè)計流量為15m³/s,水泵轉(zhuǎn)速為187.5r/min,總裝機容量3200kW,工程等別為Ⅱ等,工程規(guī)模為大(2)型。

2.1、物理模型試驗方法

　　分別調(diào)整葉片安放角為±4°、±2°及0°進(jìn)行試驗^[4]   。試驗臺循環(huán)管路系統(tǒng)橫剖圖如圖1 所示,試驗臺按照SL140 - 2006《水泵模型及裝置模型驗收試驗規(guī)程》進(jìn)行設(shè)計與建造^[5]  ,試驗綜合誤差為±0. 4%。試驗臺為立式封閉循環(huán)系統(tǒng),總?cè)萘繛?0m³ ,主要設(shè)備由尾水箱、壓力水箱、電磁流量計、供水泵(或輔助泵) 、電動閘閥、手動蝶閥、<500管道等組成。試驗臺主要參數(shù)為:揚程H = - 5～20m;流量Q = 0～1m³ /s;扭矩M = 0～200N /M;轉(zhuǎn)速n = 0～2000 r /m。

圖1　試驗臺循環(huán)管路系統(tǒng)

4、結(jié)論

　　(1)斜式軸流泵的流態(tài)分布對泵裝置的效率具有顯著的影響,數(shù)模計算得到的流態(tài)分布情況與模型試驗的結(jié)果是相符的。在同一流量下,數(shù)值模擬計算結(jié)果的效率略低于試驗實測值,效率與流量關(guān)系曲線趨勢吻合良好且隨葉片安放角度的增大,吻合程度增高;

　　(2)在最優(yōu)工況點附近,數(shù)值模擬計算能夠比較準(zhǔn)確的預(yù)測斜軸泵裝置的效率。因此數(shù)值模擬方法能對以后實際斜式軸流泵工程中進(jìn)行不同的方案初選和能量特性的預(yù)測提供參考。

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