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水利工程论文-太浦河泵站斜15度轴伸泵水力动态力分析.doc

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水利工程论文-太浦河泵站斜15度轴伸泵水力动态力分析.doc

水利工程论文-太浦河泵站斜15度轴伸泵水力动态力分析摘要:太浦河泵站选用斜15轴伸泵叶轮直径为4.1m,远大于常规水泵的叶轮尺寸,根据国内现有的斜轴伸式水泵的运行经验,对水泵泵轴和轴承的各种受力须予以重视,充分考虑水泵受到的周期性水推力和径向力,以保证水泵安全运行。为此清华大学流体机械及工程研究所、上海院及其它单位一起对水泵装置进行比较全面的数模计算和水力动态力分析,第一,检验水泵装置的设计合理性,并对水泵叶片、导叶型线等过流部件的设计提出修改意见;第二,获得水泵装置完整的水力特性,为轴承、泵轴等受力部件设计提供参考。3太浦河泵站泵内部流道的数模计算3.1计算内容本次计算和分析是对整个水泵装置的数模计算。进行了从进水池进口至出水池(包括叶轮和导叶)7个运行工况的三维稳定粘性流动分析,以及导叶、叶轮流动相互干涉引起的3个运行工况的内部三维不稳定粘性流动的计算机仿真试验。从而计算出流道内部的各运行工况下的流动特性及叶轮受到的水推力和经向力随时间的变化规律及其频谱特性,并提出了保证机组安全高效运行的建议。由于数模计算能显示整个水泵流道装置任意断面任意点的压力场和流速场,所以计算中也可表示水泵转动部分的汽蚀和水流流态等情况。3.2三维粘性流动分析模型本研究采取SIMPLEC方法,并用有限体法离散求解稳定流场内部流动基本方程(即N-S方程)。湍流模型采用了现实()的模型。在各种计算中发现模型在最优工况附近和在偏离最优工况,都表现出稳定的收敛性和较高的计算精度。本次研究专门建立了太浦河泵站水泵装置从进水池的进水口至出水池出水口(包括进出水支墩、叶轮、导叶体、出水支墩等,但不包括进出水流道的三道闸门门槽)整体流道的流动仿真试验台,如图二。图二整体流道流动仿真试验台通过给定进口边速度条件及出水管出口静压条件,就可以进行多种工况组合(不同扬程和流量)的流动特性试验。在实际分析中,整体流道的流动分析显然可以获得许多完善的流动现象及高精度的计算结果。4太浦河泵站泵的内部流动仿真计算结果4.1太浦河泵站泵内部流道流动特性整体流道的流动特性,如图三。水流从进水池进水口流到叶轮进口处,流道收缩,静压力降低,在水流进入叶轮后在叶片背面进口靠轮缘处及叶轮和叶轮室间隙处压力达到最低,该局部区域也是汽蚀的最易发生处。通过叶轮作功后,压力上升,水流有一定的冲角进入导叶,流道扩散,在导叶背面产生回流。水流

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