泵吸入流道的高流速化.docx

1、泵吸入流道的高流速化龔傳炳1、前言為降低排水站建設(shè)成本及解決用地難的問(wèn)題，力求泵站小型化，則須采用節(jié)省空間的高流速化的泵吸水池流道。吸水流道高流速化問(wèn)題的提出，是由于泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)吸入空氣而形成旋渦，增大水力損失。因此，希望有不出現(xiàn)上述問(wèn)題的最佳吸水流道形狀。在這里特別介紹封閉式傘形吸水流道模型試驗(yàn)和CFD流動(dòng)模型的對(duì)比、研究結(jié)果，2、試驗(yàn)方法模型試驗(yàn)裝置乃是模型泵從吸水流道吸水，通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥輸至貯水媛,再經(jīng)吸水流道上游的導(dǎo)水管返回的循環(huán)方式。為減小模型泵出水的紊亂流動(dòng)的影響，在導(dǎo)水管人口設(shè)置了整流板。為觀察內(nèi)部流動(dòng),吸水流道兩側(cè)用丙烯制造。圖I表示吸水流道。圖上各尺寸以泵出水口徑D的倍數(shù)表示。

2、按圖2表示的三種不同形狀的吸水錐分別進(jìn)行試驗(yàn)。吸水流道用2/冰版的形狀<=>吸水錐a是圓錐形；吸水推b是向上游突出的上、下游側(cè)不對(duì)稱的橢圓錐形，吸水錐c是比b向上游突出更多的橢圓錐形。后壁的位置在距泵吸人口中心0.7-1D的范圍變化試驗(yàn)條件應(yīng)符合泵吸水池模型試驗(yàn)法標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)項(xiàng)目為旋渦觀察、泵吸入口流速分布和吸入流道損失系數(shù)測(cè)定。泌出了圖I斷面A的流速的分布，用以下公式計(jì)算出損失系數(shù)。h二十（P'-P）我（匕2-I?。﹉l（1）式中:Pe吸入壓力P出力壓力I,吸入流道斷面平均流速均一出水管斷面平均流速h】吸入口與出口測(cè)壓點(diǎn)位置水頭差H損失水頭?損失系數(shù)流動(dòng)的分析采用3元非壓縮

3、性流體分析程序進(jìn)行計(jì)算。陶散化法用差分法，對(duì)于素流模型適用k-e2模型方程式。3、試驗(yàn)結(jié)果及研究圖3為不同后壁比（泵中心到后里距離與泵出口直徑之比）的吸水流道損失系數(shù)對(duì)比圖°圖中0記號(hào)者后壁比為1（吸水流道Typel）、記號(hào)者后壁比為0.7（吸水流道Type2）0兩流道都是圓錐形吸水錐，其形狀見(jiàn)圖2a。后壁比大的吸水流道Typel流道側(cè)面產(chǎn)生了水中渦，因此，損失系數(shù)大。其流道模型表示在圖4上。從圖4看到在吸水流道的一側(cè)存在液體的回流，左右兩側(cè)為非對(duì)稱流動(dòng)。每當(dāng)模型泵啟動(dòng)時(shí)就成為圖4所表示的的逆向流動(dòng)模型。這時(shí)，對(duì)稱流動(dòng)在吸水流道后方產(chǎn)生了沖突，形成不穩(wěn)定狀態(tài)。此后，在側(cè)面形成回流，成

4、為非對(duì)稱流動(dòng)。然后，這一回流流動(dòng)和上游側(cè)流動(dòng)的復(fù)雜組合，使流道側(cè)面產(chǎn)生了水中渦。通過(guò)流場(chǎng)分析，亦正確地計(jì)算出在同樣位置出現(xiàn)的旋渦。為減少這一吸水流道后方回流，將流道后壁比從I減窄到0.7（吸水流道Type2）oType2的流動(dòng)模型如圖5。由于后壁比小，吸水流道的后方液流沒(méi)有回流，能光滑地流入泵吸入口而未發(fā)生水中渦。這一形狀的吸水流道當(dāng)接近流速為4.5米冶時(shí)，亦確認(rèn)無(wú)旋渦產(chǎn)生。另外，根據(jù)流場(chǎng)分析流動(dòng)也無(wú)旋渦。Type2漁動(dòng)模型(te)yp»3圖6泉吸入曰的涯速分布泵吸人口流速的分布表示在圖6±0圖6a表示圖2所示的圓錐型吸水錐Type2;圖6b表示圖2b所示的橢圓錐型吸水錐T

5、ype3的流體解析結(jié)果。在圖位上的泵吸入口左側(cè)（流道上游側(cè)）有流速比較大的區(qū)域，為減小這一區(qū)域流速使流速分布均勻，對(duì)吸水椎進(jìn)行改進(jìn)，將吸水錐向t.游側(cè)突出，形成（Type3）橢圓錐形狀,使流動(dòng)向泵吸入口后方移動(dòng)。斷面A在Z方向（泵軸方向）流速Vz的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示在圖7±o圖7上記號(hào)者為圓錐型吸水錐,記號(hào)者為橢圓錐型吸水錐，記號(hào)者為進(jìn)一步向上游側(cè)突出的橢圓錐型吸水錐（見(jiàn)圖2c）的流速分布。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用橢圓錐型吸水錐（匚和記號(hào)者）能減小上游側(cè)的流速值。W7家皿入口凌速分布圖8表示圖2上三種不同形狀的吸水流道的損失Mfto如圖所示Type2、3、4三種形狀的吸水流道其損失系數(shù)十分接近，變更吸水倦形狀能改善泵吸入口流速的分布。4、堵論、采用不發(fā)生旋滴的吸水流II形狀