水泵吸水池后台阶内部流场试验研究

　　0引言

　　水泵是工农业生产和人类生活中常见的一种通用机械,应用广泛"水泵吸水池是连接泵站前池和水泵进口之间的过渡段.吸水池型式众多,结构也多种多样,因此,决定了吸水池内部流态的差异性,即使吸水池进口条件一致,不同结构吸水池内的流场也会差别很大.

　　吸水池对水泵装置性能的影响主要表现为吸水池内流态对水泵工作状态的影响,国内外均进行了广泛积极的研究"veeraP等人[-l首先用PIV技术测量了一种水泵吸水池内部的漩涡运动,得到了二维平面内的漩涡结构;Rajendran等[28使用pw设备试验研究了垂直水泵吸水池模型内涡的产生,测量了表面涡和附壁潜没涡;Ansar,M和Nakato,T使用多普勒声速仪ADV测量研究了单泵矩形吸水池中非定常流动状况"在国内,清华大学在封闭式和开敞式的水泵吸水池中进行了PIV测量试验,测得了不同类型的吸入涡和潜没涡结构l.];中国水科院等也开展了类似的研究.

　　论文通过PIV技术测量了卧式开放式吸水池内部台阶附近的流场,得到了定常情况下流场速度分布图等水力参数结果,通过对试验结果的分析发现,台阶高度!进口来流速度和淹没深度的变化对吸水池内部流场都产生重要的影响.

　　1试验装置及测量系统构成

　　1.1试验台装里

　　本试验研究是在由清华大学的水泵循环系统上进行的,其中试验段结构如图1所示,为在吸水池在内形成后台阶流动,从吸水池过渡段到吸水池出水口前lm处加装了台阶.台阶的长度约1.5m,该长度保证液体在到达台阶末端前处于准稳态.台阶是试验中的主要受力部件,台阶前半段为保证抗压强度采用木制结构,台阶末端为实现CCD拍摄采用透光有机玻璃"同时为防止产生过多漩涡,在封闭段入口上方,安装角度为30/的防涡墙。

　　1.2测量系统

　　本文中所用的硬件是TSI公司生产,由以下几部分组成:双腔Nd:Yag激光器,CCD,高速数据接口板,同步器和数据处理系统"其中激光器为功率120mJ/Plllse的Nd:YAG双腔激光器,示踪粒子为直径为10—20μm的空心玻璃球,所使用的CCD分辨率为1300x1000.激光器两次脉冲之间的间隔为200ns—600μs,每秒钟拍摄3.75对单次曝光照片"试验中主要使用TSI公司配套软件的Insight软件对测量得到的原始数据,运用互相关技术进行处理.

　　2试验工况与试验数据处理

　　2.1试验工况

　　试验中，为比较不同来流速度、台阶高度和淹没深度对水泵水平进水口流场影响，试验工况如表1所示;试验测量位置和测量面如图1所示.其中本文分别选择两个测量区域的垂直于:轴的a,e面和垂直于x轴的a, d面的结果进行比较说明.