提高泵的运行效率对于节能减排有重要意义。本文提出一种新的节能装置——前置导叶,来提高泵站多年来由于淤积和水位变化引起的效率降低。本文通过试验验证安装前置导叶对泵性能的影响、不同预旋角度对泵性能的影响,并分析实际效果,说明利用前置导叶提高泵工况的运行效率是一种可行的方法。

混流泵水力诱导的机组振动是混流泵运行失稳的重要因素之一，为了研究混流泵水力激振诱导的机组振动情况，基于本特利408数据采集系统，测量获得了空载和负载工况下混流泵泵体和泵体基座不同位置处的振动信号，通过希尔伯特-黄变换对原始振动信号进行经验筛分分解，获得了不同模函数分量的频谱分布。研究结果表明，相比空载运行，混流泵负载工况运行时水力诱导的机组振动明显加剧，但在不同方向上，水力激振引起的振动各不相同。X方向上2个工况下的振动频谱分布基本相似，而在Y方向、Z方向和混流泵底座上，负载工况下波形的频带分布变窄，能量分布较为集中，且Z方向的原始振幅要明显大于Y方向，约为Y方向原始振幅的2倍。混流泵负载工况运行时，低频振动占据主要振动能量分布，使得不同模函数分量的主频向低频方向移动，水力...

为了深入分析混流泵启动过程的瞬态流动结构,研究启动过程叶轮内部能量分布特性及其对瞬态性能的影响,基于正则化螺旋度法提取瞬态流场涡核,对启动过程进口段、叶轮和导叶段内部流动进行涡结构分析,并运用过流断面诊断法对混流泵启动过程内部流动进行诊断。研究结果表明进口观测截面流场的涡核结构受叶轮叶片数的影响较大,涡核总体呈现从分散到集中的演化过程;随着转速增加,叶轮内涡结构正向和反向涡交替变化,并在转速稳定后流动逐渐趋于稳定;导叶内的涡结构在启动初期呈非对称性分布,当转速稳定后,涡结构区域逐渐减少并呈现规律性分布,流体流动趋于稳定。在混流泵启动过程中,随着叶轮旋转加速,总压流随之迅速增大,叶轮对流体做功,流体获得的能量迅速增加;由于流体惯性,加速末期流体获得了大于稳态转速下的能量,这种瞬态效应的...

为了研究不同导叶数混流泵内部流场压力脉动情况,应用商业软件Numeca分别对模型1(4叶片、11导叶数)和模型2(4叶片、7导叶数)进行非定常数值模拟。通过设置监测点,得到了叶轮和导叶位置的压力脉动结果并进行频域分析。结果表明,模型1和模型2的叶轮内,工作面尾缘的脉动幅值大于前缘,背面前缘的脉动幅值大于尾缘,压力脉动最大值出现在叶片工作面尾缘,而导叶内压力脉动幅度均由叶片前缘到尾缘逐渐减小。除此之外,随着导叶叶片数增多,叶轮叶片工作面尾缘最大压力脉动幅值位置的压力脉动幅值增大,可以采用减少导叶叶片数的方法降低此部分的压力脉动幅值。

对应用喷水推进混流泵可控速度矩设计法设计的重负荷混流泵进行了试验研究,目的是探索并完善可控速度矩设计方法。试验结果表明,运用可控速度矩法设计的混流泵具有较高的效率及优良的汽蚀性能,不足之处在于工况点把握不准,这是下一步完善的主要方向。

采用线性分布的轴面流线速度环量和叶片角度变化规律来设计叶轮,采用圆弧翼型进行固定导叶的设计,蜗壳断面采用非对称断面,进而设计了一叶片可调比转数为564.3的蜗壳式混流泵。应用FLUENT对该泵的内部流动进行了数值模拟并根据模拟结果进行了能量性能预测。内流模拟结果显示该泵内部流动均匀,性能预测结果表明该泵可以满足设计要求。真机性能测试表明该泵在叶片角度为0°时最高运行效率达85.76%,在设计点运行效率要比设计要求高约3%。研究结果对于更高比转数蜗壳式混流泵的设计具有比较重要的指导作用。

为分析混流泵内部流场的时变湍流特性,采用时变不可压牛顿流体的控制方程和RNG k-ε湍流模型,基于ANSYS CFX软件数值计算了3种不同工况时混流泵内部的时变湍流场,计算考虑了各过流部件间的相互干涉作用。在叶片安放角0°时,给出了最优工况1.00QBep有、无叶轮时进、出口干涉面的静压分布云图,直观地显示了一个物理周期内动静干涉情况,分析了叶片表面流动的细部结构,并对比了基于时均流场和时变流场预测泵外特性的差异。进、出口断面静压分布受叶轮旋转的影响很明显,流量1.46QBep时进口断面静压表现出较强的非稳定性,扭矩和扬程呈周期波动。

以某混流泵为对象,基于FLUENT软件,建立相对坐标系下的时均连续方程及N-S方程,并采用RNG k-ε模型、非结构四面体网格和SIMPLEC算法对该混流泵内部三维流动进行数值模拟。在分析网格无关性的基础上,并在叶轮与导叶体之间不同距离的情况下分别模拟了其在静态时的水阻系数和在动态时的性能参数,结果表明：在特殊环境下,当混流泵的叶轮与导叶体之间的距离为0.45 b2时水阻系数最低、效率最高,可达到静态低阻、动态高效的性能要求。

采用调整混流泵径向间隙的方法，设计了蜗壳基圆直径为280、290、300mm的计算模型，并对其进行了定常和非定常计算．通过对3种模型进行非定常数值计算，得到了不同基圆直径混流泵的压力脉动特性并对其进行比较分析．结果表明：叶轮旋转时叶片和隔舌的动静干涉作用导致蜗壳近壁面各监测点的压力脉动具有明显的周期性；在相同流量下，径向间隙越小，监测点频域振幅越大；隔舌处监测点压力脉动幅度大于其他监测点幅度．对基圆直径为290mm的泵进行数值模拟与外特性试验研究，泵模拟效率为82．3％，试验效率为80％，模拟效率比试验效率高2．3％．对比两者结果可知：数值模拟的结果是可信的．

基于Fluent软件对混流泵转速、流量和表面粗糙度等不同情况下的内部流场、压力分布以及水动力性能进行了详细研究；分析了叶片压力面、吸力面压力分布规律和速度分布情况，得到混流泵叶片压力面和吸力面之间的压力差与效率、扬程之间的内在关系。研究表明：混流泵的水动力性能随着转速的增大而逐渐增大的；而混流泵的力矩和功率随着表面粗糙度的增大而增大，效率和扬程却明显降低。