燕浩，刘梅清，赵文胜，林鹏，吴远为



速度环量对大型轴流泵站水力性能的影响

燕浩，刘梅清，赵文胜，林鹏，吴远为

(武汉大学动力与机械学院，湖北武汉，430072)

为了研究大型轴流泵装置内部由空化引起的有旋流动对机组水力性能的影响，基于SST(shear−stress transport)−湍流模型，应用Rayleigh−Plesset模型对泵站内部空化进行描述，并用速度环量分别对非空化和空化2种状态的有旋流动进行计算，结合模型泵试验研究等方法对泵内有旋流动进行分析。比较2种工作状态下流体流动偏移角()，研究速度环量对水力性能影响的规律。研究结果表明：在设计工况下，扬程相对误差为3.58%，效率相对误差为3.31%，验证了湍流模型的适用性，并得到泵站装置临界空化压力(P)和断裂空化压力(P)；在设计工况下，空化会增大流体流动偏移角，增大速度环量，增加内部流道水力损失；在偏离设计工况下，会增大流体流动偏移角()。其中，在小流量系数条件下较大，此时空化进一步增大流动偏移角()，并增加由此引起的速度环量变化量以及进出口流道内部损失，使大型轴流泵站性能下降。

大型轴流泵装置；速度环量；空化；计算流体力学；水力性能

大型轴流泵装置内部流动为有旋流动时，泵内速度环量会使机组发生振动、噪音，影响其安全稳定运行，使内部流体发生变化，出现脱流、二次回流等不利流动，严重时会使机组性能迅速下降，甚至会使机组无法正常工作。目前，国内外学者对泵及泵装置进行了大量研究，包括对其水力特性预测[1−2]以及效率换算方法研究[3−4]等，并取得一定研究成果。……