高效平面S形轴伸泵装置优化设计与模型试验

2018-01-17谢传流谢荣盛

农业机械学报 2017年12期

关键词：模型

刘超张松谢传流钱军谢荣盛

(1.扬州大学水利与能源动力工程学院，扬州 225100； 2.扬州市勘测设计研究院有限公司，扬州 225007)

引言

轴流泵装置可以分为轴伸式和贯流式两大类。轴伸式泵装置又分为平面S形(卧式)、立面S形(立式、斜式)和Y形(卧式竖井泵装置)[1]。近年来灯泡贯流泵装置、双向流道泵装置和双向泵装置均有重要的发展[2-8]。低扬程泵站中选用竖井轴伸泵、潜水贯流泵和灯泡贯流泵较多[9-15]，立面S形斜轴伸泵应用也增长较快[16-26]，对平面S形轴伸泵装置应用和研究相对较少[27-32]。平面S形轴伸泵装置的结构最为简单，安装维护简便，运行可靠，然而以往的平面S形轴伸泵装置效率较低，限制了其实际应用和推广。

传统的平面S形轴伸泵装置的弯管为圆形断面，且面积相等，弯道内二次流导致水力损失较大，管路效率低。本文基于流体动力学的最小阻力原理和下卧式立面S形轴伸泵装置的优点，结合实际工程的应用需要，提出平面S形轴伸泵装置设计方案，优化断面渐扩的弯管，以变曲率椭圆断面取代圆形断面，控制二次流，减小出水扩散角及水力损失，提高管路效率。应用CFD三维流动数值模拟技术，计算获得平面S形轴伸泵装置的内部流场，并预测泵装置性能。分析细部结构对水力损失的影响，针对水力特性的不足，对方案作出相应的改进优化，使流道的水力损失最小，最后制作模型装置在高精度水力机械试验台进行模型试验，测试泵装置性能。