- 方兴宇;肖若富;林坤;
为探究比较诱导轮与叶轮之间的距离对离心泵性能的影响,本文以某高速离心泵作为研究对象,在定量与定性分析的基础上,仔细分析了诱导轮和叶轮的内部流动,从空化分析入手,分析初生空化状态到临界空化状态再到叶轮内部的大规模空化,随后把叶片上的空化与熵产率分布建立联系,揭示熵产率分布与高速离心泵性能之间的关系,进一步说明无叶区间距对高速离心泵性能的影响。
2025年03期 v.11;No.61 68-73+82页 [查看摘要][在线阅读][下载 4280K]
- 戴宜高;卓南;苗旭;葛昊源;唐淼;张成宇;唐善东;
半开式叶轮因为其独特的结构特点,在储能、化工和矿业等行业有广泛的应用,为了充分了解和揭示其在泵工况下的运行性能,本文研究针对该半开式叶轮泵工况开展了基于计算流体力学(CFD)的数值模拟分析,采用SST k-ω湍流模型,对该模型的流动状态、叶轮力特性,以及压力脉动进行分析。其中,将数值模拟结果与实验结果进行了能量特性的对比,发现数值模拟的计算结果误差在5%以内。随后基于该方法,对半开式叶轮泵工况的不同典型工况(0.5、1.0、1.3Q_d)进行对比分析。从结果上来看,不同流量工况下的压力没有明显的变化,但在小流量工况下存在大尺度漩涡。叶轮力特性在不同流量工况下没有明显变化。不同监测点的压力脉动主导频率主要为1倍、4倍、8倍、16倍转频。如此一来对于半开式叶轮泵工况的特性分析,为优化设计以及稳定性运行提供了一定的参考价值和理论基础。
2025年03期 v.11;No.61 74-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 3445K]
- 杨栗;冯帅;李浩田;蒋鑫龙;李毅;王超飞;史洪斌;陈鹏同;
导叶式混流泵在工农业生产及水利工程中应用广泛,但运行时存在能量损失和压力脉动问题,影响设备性能与寿命。本文以一台导叶式混流泵为研究对象,采用 CFD 数值模拟方法,结合熵产理论和变分模态分解技术,对其内部流动、能量损失及压力脉动特性展开研究。结果表明,流体在叶轮中速度最大,进入导叶后速度下降且存在旋涡,在压水室流动速度较低;吸水室出水、压水室进水口及叶轮和导叶叶片工作背面能量损失较大。通过变分模态分解发现,压力脉动信号主要受叶轮转频(及其倍频)和叶轮叶片通过频率(及其倍频)影响,不同监测点受不同频率主导。本研究为减少导叶式混流泵能量损失、降低压力脉动,提高机组运行安全性和稳定性提供了理论依据。
2025年03期 v.11;No.61 83-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 3464K]
- 于洋;夏武;
抽水蓄能水泵水轮机运行工况频繁变化,过渡过程复杂,水泵工况断电时若导叶动作异常,会严重威胁电站安全稳定运行。本文以垣曲抽水蓄能电站为研究对象,运用特征线法对水泵工况断电过程进行稳定性对比分析。研究设定了断电后导叶动作和拒动、不同断电时间点的情况进行对比。结果表明,导叶动作对机组及输水系统稳定性影响显著,导叶一关一拒时,拒动机组的特征波动比导叶关闭机组更大,且引水、尾水闸门井水位和流量波动幅度与导叶全拒时不同,导叶的合理响应有利于降低系统波动幅值。流经尾水闸门井流量最大时断电,比流经引水闸门井流量最大时断电在闸门井处波动更小,但在调压井处波动更大,断电时机的合理选择也有利于提升水力系统稳定性。
2025年03期 v.11;No.61 94-106+113页 [查看摘要][在线阅读][下载 3350K]
- 温海岗;姚亮;曾永顺;肖若富;姚志峰;
抽水蓄能机组启停过程或变频运行时,动静干涉引发的脉动频率范围加宽会增加叶轮发生共振的风险。本文以振动状态下离心式叶轮为研究对象,在0.9~1.4倍设计流量范围内开展了非定常数值模拟。扬程及效率与实验结果的相对误差均在4.03%以内。随着流量偏离设计工况,叶轮出口的径向速度分布不均现象显著加剧,形成了明显的“射流-尾迹”流动结构。叶轮的振型在空气和水中的表现相似,但水中的固有频率显著低于空气中的固有频率,其中一节径向模态的固有频率下降幅度达到59.9%。水力阻尼在设计流量下最大,随流量偏离设计工况逐渐减小,当流量为1.4倍设计值时,水力阻尼相对下降可达16.9%。本研究的结果可为叶轮设计阶段的共振风险评估提供重要参考。
2025年03期 v.11;No.61 107-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 2535K]
- 王超越;张宇雷;陶然;潘家乐;李增怀;吴泽舟;
双吸离心式水泵水轮机在未来微型抽水蓄能中具有良好的应用前景。在低水头/小流量段,其单位转速-单位流量曲线上往往存在低水头不稳定工作区,极易导致机组在不同运行模式间跳动,严重影响安全稳定运行。相比于大型抽水蓄能常用的单吸式水泵水轮机,双吸式机组具有交错型双吸转轮及半螺旋形尾水管等特殊过流结构,故低水头不稳定流动必然有其独特性,但目前对于这种新型机组尚缺乏深刻认知。针对这一不足,本文基于自适应时间尺度驱动混合URANS/LES湍流模型及涡量二元分解理论,探究了双吸离心式水泵水轮机发电工况低水头不稳定内流特性,主要成果如下:①追踪了交错型双吸转轮做功能力随水头降低的劣化过程,量化了主要过流部件间能量分配比例的递变特征;②掌握了不同过流部件中主导涡结构的表观形式及涡旋强度分布特征,建立了总涡量与湍流耗散率间的非线性标度关系。研究成果有助于认识双吸离心式水泵水轮机低水头内流失稳过程,从而为这种新型机组的水力稳定性评估及调控提供科学依据。
2025年03期 v.11;No.61 114-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 2968K]