泵吸入流道的高流速化.docx

1、泵吸入流道的高流速化龚传炳1、前言为降低排水站建设成本及解决用地难的问题，力求泵站小型化，则须采用节省空间的高流速化的泵吸水池流道。吸水流道高流速化问题的提出，是由于泵在运转时吸入空气而形成旋涡，增大水力损失。因此，希望有不出现上述问题的最佳吸水流道形状。在这里特别介绍封闭式伞形吸水流道模型试验和CFD流动模型的对比、研究结果，2、试验方法模型试验装置乃是模型泵从吸水流道吸水，通过流量调节阀输至贮水媛,再经吸水流道上游的导水管返回的循环方式。为减小模型泵出水的紊乱流动的影响，在导水管人口设置了整流板。为观察内部流动,吸水流道两侧用丙烯制造。图I表示吸水流道。图上各尺寸以泵出水口径D的倍数表示。

2、按图2表示的三种不同形状的吸水锥分别进行试验。吸水流道用2/冰版的形状<=>吸水锥a是圆锥形；吸水推b是向上游突出的上、下游侧不对称的椭圆锥形，吸水锥c是比b向上游突出更多的椭圆锥形。后壁的位置在距泵吸人口中心0.7-1D的范围变化试验条件应符合泵吸水池模型试验法标准。试验项目为旋涡观察、泵吸入口流速分布和吸入流道损失系数测定。泌出了图I断面A的流速的分布，用以下公式计算出损失系数。h二十（P'-P）我（匕2-I丁）hl（1）式中:Pe吸入压力P出力压力I,吸入流道断面平均流速均一出水管断面平均流速h】吸入口与出口测压点位置水头差H损失水头?损失系数流动的分析采用3元非压缩

3、性流体分析程序进行计算。陶散化法用差分法，对于素流模型适用k-e2模型方程式。3、试验结果及研究图3为不同后壁比（泵中心到后里距离与泵出口直径之比）的吸水流道损失系数对比图°图中0记号者后壁比为1（吸水流道Typel）、记号者后壁比为0.7（吸水流道Type2）0两流道都是圆锥形吸水锥，其形状见图2a。后壁比大的吸水流道Typel流道侧面产生了水中涡，因此，损失系数大。其流道模型表示在图4上。从图4看到在吸水流道的一侧存在液体的回流，左右两侧为非对称流动。每当模型泵启动时就成为图4所表示的的逆向流动模型。这时，对称流动在吸水流道后方产生了冲突，形成不稳定状态。此后，在侧面形成回流，成

4、为非对称流动。然后，这一回流流动和上游侧流动的复杂组合，使流道侧面产生了水中涡。通过流场分析，亦正确地计算出在同样位置出现的旋涡。为减少这一吸水流道后方回流，将流道后壁比从I减窄到0.7（吸水流道Type2）oType2的流动模型如图5。由于后壁比小，吸水流道的后方液流没有回流，能光滑地流入泵吸入口而未发生水中涡。这一形状的吸水流道当接近流速为4.5米冶时，亦确认无旋涡产生。另外，根据流场分析流动也无旋涡。Type2渔动模型(te)yp»3图6泉吸入曰的涯速分布泵吸人口流速的分布表示在图6±0图6a表示图2所示的圆锥型吸水锥Type2;图6b表示图2b所示的椭圆锥型吸水锥T

5、ype3的流体解析结果。在图位上的泵吸入口左侧（流道上游侧）有流速比较大的区域，为减小这一区域流速使流速分布均匀，对吸水椎进行改进，将吸水锥向t.游侧突出，形成（Type3）椭圆锥形状,使流动向泵吸入口后方移动。断面A在Z方向（泵轴方向）流速Vz的实验结果表示在图7±o图7上记号者为圆锥型吸水锥,记号者为椭圆锥型吸水锥，记号者为进一步向上游侧突出的椭圆锥型吸水锥（见图2c）的流速分布。实验结果表明，使用椭圆锥型吸水锥（匚和记号者）能减小上游侧的流速值。W7家皿入口凌速分布图8表示图2上三种不同形状的吸水流道的损失Mfto如图所示Type2、3、4三种形状的吸水流道其损失系数十分接近，变更吸水倦形状能改善泵吸入口流速的分布。4、堵论、采用不发生旋滴的吸水流II形状