燈泡貫流泵裝置三維湍流CFD研究.pdf

1、燈泡貫流泵裝置具有進(jìn)、出水水流平順流暢、水力損失小、裝置效率高等特點(diǎn)，特別適合于南水北調(diào)東線(xiàn)泵站工程，具有較大的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展?jié)摿Α５?，到目前為止，大型燈泡貫流泵機(jī)組在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用還很少，有關(guān)燈泡貫流泵裝置水力性能的研究還很不夠。因此，對(duì)燈泡貫流泵裝置進(jìn)行深入研究十分必要，其成果將不僅有益于即將建設(shè)實(shí)施的淮陰三站燈泡貫流式機(jī)組，而且也可供南水北調(diào)東線(xiàn)工程其他貫流泵站借鑒。 如何研究燈泡貫流泵裝置的水力性能及其優(yōu)化水力設(shè)計(jì)，是需

2、要首先解決的問(wèn)題。目前，研究燈泡貫流泵裝置水力性能的方法大多采用模型試驗(yàn)的方法。該方法費(fèi)用多、周期長(zhǎng)，研究結(jié)果僅限于裝置的外特性，難以了解裝置的內(nèi)特性。近年來(lái)，隨著CFD理論和技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)值模擬方法在水泵裝置方面得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文在這種背景下，主要對(duì)采用三維湍流數(shù)值模擬的方法研究燈泡貫流泵裝置的可行性、準(zhǔn)確性進(jìn)行探討。 本文結(jié)合使用Pro/ENGINEER2001和GAMBIT軟件分別完成了ZBM791-100模型

3、泵泵段和淮陰三站前、后置燈泡貫流泵裝置的三維實(shí)體造型，令人滿(mǎn)意地完成了葉片、導(dǎo)葉曲面的造型及實(shí)體的裝配工作。本文使用GAMBIT軟件對(duì)模型泵泵段和前、后置燈泡貫流泵裝置分別進(jìn)行了非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的剖分，采用局部加密的技術(shù)對(duì)實(shí)體進(jìn)行了較高精度和較高質(zhì)量的網(wǎng)格剖分。 本文以連續(xù)性方程、雷諾應(yīng)力平均Navier-Stokes方程和k-ε湍流方程組成封閉的控制方程組，并根據(jù)數(shù)值計(jì)算的具體要求，給出適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件。采用有限體積法對(duì)控制方程組進(jìn)

4、行離散，同時(shí)采用基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的SIMPLE算法，對(duì)模型泵泵段及前、后置燈泡貫流泵裝置的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了三維湍流數(shù)值模擬。 本文計(jì)算結(jié)果與泵段的模型試驗(yàn)結(jié)果基本吻合，從而說(shuō)明三維湍流數(shù)值計(jì)算方法應(yīng)用于轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流動(dòng)是可行的、準(zhǔn)確的。對(duì)淮陰三站前、后置燈泡貫流泵裝置內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值計(jì)算的收斂性較好，計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定，根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析所得到的內(nèi)、外特性符合常規(guī)。本文的計(jì)算結(jié)果表明：燈泡貫流泵裝置的水力設(shè)計(jì)對(duì)其裝置性能具有十分明顯的影響，為了獲