低扬程潜水贯流泵装置三维流动数值模拟研究

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1、分类号学号ＭＺ１：３７９９ＵＤＣ密级＊■＇？，＇二壤叫义葦ＹＡＮＧＺＨＯＵＵＮＩＶＥＲＳＦＴＹ？？．、硕壬学佐＾文（专业型）低扬程潜水贯流冢装置三维流动数值模拟硏究夏臣智指导教师姓名：成立教授，汤州大学，江苏扬州，２巧００９申请学位级别：工程硕±学科专业名称：水利工精论文提交日期；２０巧年０６月论文答辩日期：２０１５年５月学位授予单位：扬州大学学位授予口期：２０１５年６月答辩委员会主席：刘超教授＾—２０１５年０６月中图分

2、类号：Ｕ．Ｄ．Ｃ：工程硕±学位论文低扬程潜水贯流聚装置Ｈ维流动数值模故研究硕壬研巧生：夏臣智导师：成立教授专业：水利工程扬州大学‘二〇—五年五月ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：Ｕ．Ｄ．Ｃ．：Ｍ．Ｄ．Ｄｉ说ｅｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈ－ｏｎｔｈｅｆｌｏｗａｔｅｒｎｏｆｌｏｗｌｉｆｔｄｉｖｉｎｔｕｂｕｌａｒｐｇｕｍｉｎｓｓｔｅｍｂ３ＤＣＦＤｐｐｇｙｙＧｒａｄｕａｔｅＳｔｕｄｅｎｔ：ＸｉａＣｈｅｎｚｈｉＡｄｖｉｓｅｒ：Ｐｒｏｆ．

3、ＣｈｅｎｇＬｉＭａｊｏｒ：ＨｙｄｒａｕｌｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＹａｎＺｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｇｙＭ巧２０巧，夏臣智低扬程潜水贯流聚装置Ｈ维流动数值模拟研究Ｉ摘要潜水贯流粟是一种低扬程大流量卧式乗型，采用机乗同轴后灯泡式结构，适用于大流量、低扬程的灌概或排溃累站。由于其优良的水力性能、紧凑的结构形式、良好的抗噪性和低廉的运行费用，泰州马甸粟站在重建时选用潜水贯流粟方案。马甸累站的设计流量为３３６０ｍ／ｓ，单机流量１２ｍ／ｓ，灌概设计扬程１．１７ｍ，引水扬程２．５ｍ，叶轮直径２ｍ。

4、目前对于潜水贯流粟装置进行全流道Ｈ维数值模拟和分析其过流部件的水力性能和压力脉动的研究见刊较少。本文Ｗ数值模拟为研究方法，，Ｗ马甸系站为工程背景，借助商用ＣＦＤ软件研究潜水贯流累装置内部定常流动特性和非定常流动下压力脉动特性。通过对潜水贯流累装置进行Ｈ维定常模拟，并分析三个特征工况下潜水贯流粟装置各过流部件的内部流动特性，所得结果如下：（１）进水流道纵向结构的不对称性会影响进水流道出曰的水流流态。特别在小流量工况时，这种结构上的不对称会造成进水流道进口处流速分布不均。进水流道出口处轴向速度分布均匀度

5、随着流量的增加而增大，进水流道的水力损失与流量二次方成正相关关系。在设计工况下，进水流道出日的轴向速度分布均匀度为９０％，能为叶轮室提供较好的流态。（２）叶片压力面上的静压值大于吸力面上的静压值，叶片吸力面的进口边的静压值较低，，在偏工况下容易发生汽蚀。大流量工况下，叶轮内脱流现象会先在轮穀处出现，后随流量的增大向轮缘处发展。（３）小流量工况下，导叶体内存在大范围的游網，影响累装置水力性能。导叶对能￣１〇〇〇１〇３７工况时导叶能量回收效果较好。量回收效果较好的０／０Ｄ范围在．．之间，设计（４）出水灯泡段

6、有调整和约束从导叶流出的水流作用。出水段水力损失最小值的０／０。￣工况相关工况时范围为１．０００１．０３７，出水段的水力损失与累装置运行，在设计，出水段的水力性能较优。一（５）ＣＦＤ对粟装置水力性能的预测与模型试验所得趋势基本致，试验与ＣＦＤ预测的高效区的范围基本吻合。在Ｈ个特征工况下对潜水贯流粟装置进行Ｈ维非定常模拟，分析了各过流部件的压为脉动，其结果如下：（１）设计工况下，进水流道内部脉动主频主要为低频脉动；小流量工况和大流量工况，进水流道内部脉动主频为高频脉动。大流量工况下，进水流道内部流动

7、受到叶轮转动ｎ扬州大学硕ｉ学位论文的影响较显著。（２）叶轮进口压力脉动的主频均为叶频，此处水流的流态受到叶轮旋转的影响。设计工况时，脉动主频对应幅值最小，叶轮进曰处具有更优的流态。（３）各个工况下，叶轮出口断面的压力脉动幅值在轮殺和轮缘处较小。设计工况下，叶轮出口断面轮穀处的水流环曼较小，受叶轮旋转影响较小。大流量工况下，导叶对水流环量的回收有限，叶轮内存在脱流及回流，使得叶轮出口断面压力脉动复杂而混乱。（４）小流量工况下导叶出口断面近壁区的水流流动较稳定，其它区域的水流流态较差。大流量工况下

8、，导叶出口断面的大部分区域的脉动主频仍受到叶轮转动的影响，导叶对水流的环量回收效果较差。（５）偏设计工况时出水流道内的水流的压为脉动较为强烈，导叶对水流环量回收较差，对出水段内的水流流态有明虽的影响。在设计工况下，出水流道内脉动主频为３