為了研究空間導(dǎo)葉葉片進(jìn)出口有效過流面積比和其過水?dāng)嗝婷娣e變化規(guī)律對(duì)潛水泵性能的影響,保證導(dǎo)葉其他參數(shù)不變,設(shè)計(jì)了9種面積比模型,以效率最優(yōu)的面積比導(dǎo)葉為基礎(chǔ)模型,設(shè)計(jì)了4種過水?dāng)嗝婷娣e變化規(guī)律的導(dǎo)葉,包括線性式、上凸式、下凹式和S形。運(yùn)用CFD數(shù)值模擬方法對(duì)其內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算,模擬計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較為吻合,設(shè)計(jì)工況下的揚(yáng)程和效率的誤差均在3%以內(nèi)。通過對(duì)潛水泵外特性分析表明:導(dǎo)葉過水?dāng)嗝婷娣e變化規(guī)律在設(shè)計(jì)工況下對(duì)泵的效率有顯著影響,變化過程中效率的增幅約為4%,但對(duì)其揚(yáng)程影響甚微,最大揚(yáng)程差僅為0.7 m;各個(gè)方案導(dǎo)葉流道的內(nèi)流場(chǎng)分布結(jié)果表明:下凹式面積變化規(guī)律能有效改善導(dǎo)葉內(nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài),降低導(dǎo)葉內(nèi)的能量損失。非線性下凹式面積變化規(guī)律優(yōu)于線性,S形及上凸式面積變化規(guī)律,但如何尋找最優(yōu)變化規(guī)律仍需繼續(xù)探索。 

【文章來源】：中國(guó)農(nóng)村水利水電. 2020,(05)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

250QJ125型3級(jí)潛水泵三維流體域模型及結(jié)構(gòu)圖

整個(gè)計(jì)算域由進(jìn)口段、葉輪、空間導(dǎo)葉和出口段4個(gè)部分組成,應(yīng)用ICEM采用非結(jié)構(gòu)化四面體進(jìn)行網(wǎng)格的劃分,網(wǎng)格質(zhì)量的好壞會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性及計(jì)算周期等問題產(chǎn)生直接性影響,所以進(jìn)行了局部加密處理,葉輪和空間導(dǎo)葉網(wǎng)格的劃分如圖2所示。為了降低網(wǎng)格數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響,對(duì)全流域進(jìn)行了網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證,不同網(wǎng)格數(shù)的計(jì)算結(jié)果如表3所示。由計(jì)算結(jié)果可以看出,當(dāng)網(wǎng)格數(shù)達(dá)到49萬時(shí),網(wǎng)格數(shù)的增加對(duì)泵的計(jì)算揚(yáng)程基本沒有影響。綜合上述分析和計(jì)算機(jī)的配置,最終確定49萬的網(wǎng)格劃分方案進(jìn)行后續(xù)研究。表3 不同網(wǎng)格數(shù)下潛水泵的揚(yáng)程Tab.3 Head of submersible pump under different grid numbers 網(wǎng)格數(shù) 3.235萬 3.814萬 42.820萬 49.000萬 54.600萬 59.730萬 揚(yáng)程/m 57.27 58.46 59.32 60.96 60.98 60.96

選取與進(jìn)出口面積比為ξ=2.05的空間導(dǎo)葉相匹配的潛水泵作為樣機(jī)模型進(jìn)行泵性能試驗(yàn),得到了250QJ125型井用潛水泵在不同工況下的揚(yáng)程和效率。為了便于比較,本文將數(shù)值計(jì)算中的3級(jí)潛水泵換算至5級(jí),進(jìn)而將其與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。圖3是模型泵數(shù)值預(yù)測(cè)性能與試驗(yàn)泵性能的對(duì)比曲線圖。從圖中可以看出,模擬結(jié)果與真機(jī)實(shí)驗(yàn)的揚(yáng)程及效率變化趨勢(shì)的吻合度較高,設(shè)計(jì)流量時(shí)的揚(yáng)程和效率的誤差均在3%以內(nèi)。小流量和大流量下的誤差雖有增加,但揚(yáng)程和效率的最大誤差值也不超過5%,考慮到由于數(shù)值計(jì)算時(shí)沒有考慮密封處的泄漏帶來的容積損失和圓盤摩擦損失,該誤差在允許范圍內(nèi),說明數(shù)值模擬具有一定的準(zhǔn)確性,因此用數(shù)值模擬的方法對(duì)導(dǎo)葉內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行研究分析是可靠的。4 模型方案的設(shè)計(jì)和性能的分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]導(dǎo)葉出口邊位置對(duì)井用潛水泵性能的影響[J]. 程效銳,呂博儒,張雪蓮,魏彥強(qiáng),張舒研,王鵬.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2018(10)
[2]基于比面積調(diào)控的核主泵動(dòng)靜葉柵數(shù)值優(yōu)化研究[J]. 黎義斌,祁炳,楊由超,李正貴.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(01)
[3]蝸殼面積變化規(guī)律對(duì)低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵性能的影響[J]. 高波,杜文強(qiáng),楊麗,張寧,王浩宇,袁霄.  排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(09)
[4]AP1000核主泵模型泵導(dǎo)葉水力設(shè)計(jì)與數(shù)值優(yōu)化[J]. 謝蓉,祁恒,單玉姣,金偉楠.  排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(12)
[5]基于CFD技術(shù)的多級(jí)潛水泵優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 崔寶玲,孟嘉嘉,賈曉奇.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2012(11)
[6]軸流泵裝置導(dǎo)葉出口水流速度環(huán)量對(duì)出水流道水力損失的影響[J]. 梁金棟,陸林廣,徐磊,陳偉,王剛.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2012(01)
[7]面積比原理在潛水泵設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J]. 魏清順,劉在倫.  流體機(jī)械. 2009(09)



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