低扬程水泵装置水力特性参数换算研究综述

通过对低扬程泵装置水力特性参数换算方法及性能预测的机理进行理论分析研究,建立低扬程泵装置水力特性参数换算方法及性能预测本构模型.根据泵内机械摩擦损失、水力摩擦损失、非设计工况“撞击损失”、泵内泄漏损失、不同结构型式进出水流道水力损失机理,建立各分部效率乘积形式的水泵总效率表达式;通过与各种损失性质相关的分部效率计算系数的换算实现泵分部效率及总效率的换算.用计算流体动力学从理论上计算出泵装置内各部分损失与流道型式、雷诺数、比转数、过流部件粗糙度之间的关系,为效率换算及性能预测提供依据.     

泵及泵装置原型与模型特性参数换算方法

为探求泵及泵装置原型与模型特性参数换算方法,根据流体动力学和相似理论的基本原理,阐述了泵及泵装置相似准则,分析了原型与模型泵及泵装置水力模拟、机械约束、几何相似的近似性成因.据水力效率基本定义,推导表达了基于全部水力损失仅有摩擦水力损失假设下的泵及泵装置效率换算公式,以及考虑形状阻力损失和冲击旋涡损失的综合权重系数表达的水力效率换算公式.从理论上建立了模型泵及泵装置效率的数学模型,提出从模型试验特性中分离出各分项效率的方法;基于相似理论,建立了泵及泵装置各分项效率相似换算的数学表达.该方法为泵及泵装置原型与模型特性参数换算的深入研究提供了参考依据.     

考虑粗糙度影响的水泵原模型效率换算

在分析基于水力光滑区Blasius摩擦系数的原模型效率换算莫迪方法的基础上,采用适用于"过渡区"流动摩擦系数的Haaland和Swamee-Jain计算公式,参考莫迪拓展公式处理与雷诺数有关及无关的两种水力损失的方法,提出了考虑粗糙度影响的原模型效率换算的计算式,并进行了不同"过渡区"流动摩擦系数表达式、不同类型水力损失比例的计算研究,与日本工业标准JISB8327—2002《泵性能的模型试验方法》进行了比较.结果表明:在标准规定的原型粗糙度0.025mm以内,效率换算差值不大于0.0025;所提出的计算式具有符合流动区域特征、物理意义清晰明了、计算过程简单方便、换算精度高的特点,可满足考虑粗糙度影响的原模型效率换算要求.     

无锡城市防洪特低扬程泵站装置型式述评

针对无锡市城市防洪工程大型泵站净扬程均在1～2.5m,属于特低扬程泵站的特点,阐述了低扬程和特低扬程泵站水泵选型、流道设计要点,重点介绍了无锡城市防洪特低扬程泵站建设中竖井贯流泵装置、涡壳型进出水流道立式轴泵型线特征及模型泵装置试验结果。     

双向贯流泵装置特性数值模拟

采用数值仿真技术,对青龙桥河双向贯流泵各工况的装置性能曲线、汽蚀特性、流道水力损失分布、轴功率等参数进行了分析与计算．结果表明：用基于有限体积法的双方程紊流模型对泵装置流场进行数值仿真研究,是可行、有效的;利用数值仿真技术优化泵站型线,可显著地提高装置效率．     

新夏港泵站轴流泵模型装置的研究

采用三维边界无法数值模拟了新夏港泵站的进水流道，并通过对该30°斜轴泵模型装置的试验研究和模型换算，得出了模型及原型装置的综合特性曲线，该成果可作为新夏港和其它相同类型泵站设计的重要依据     

大型轴流泵站双向流道设计及泵装置特性试验

分析了双向流道型线设计方法 ,提出了一种适用于灌排结合低扬程大型轴流泵站的新型平面蜗壳双向流道及其设计方法 ,并结合魏村泵站模型试验对平面蜗壳双向流道泵装置特性进行了试验研究 结果表明 ,流道流线平顺 ,泵装置运行稳定 ,装置效率较高     

泵及泵装置效率预测方法研究

对泵及泵装置效率构成及影响因素进行了分析研究,提出了一种新的泵及泵装置效率预测计算公式,并利用相似原理导出了相应的常数和损失系数换算式,此效率计算式还可为制定统一的原模型泵装置效率换算方法提供参考。     

大型贯流泵站机组启动过渡过程仿真计算

基于刚性水锤理论,分析贯流泵站的泵装置水力特性、泵机组动力学特性.运用最小二乘曲面拟合方法仿真模拟r水泵特性曲线,并将水泵瞬态扬程分解为稳态扬程和惯性水头扬程,相应的水阻力力矩、推力轴承摩擦力矩也分解为稳态力矩和惯性水头引起的附加力矩,建立贯流泵站启动过渡过程计算的有限差分非线性方程组.采用牛顿-莱福森(Newton-Raphson)迭代法对方程组进行求解.利用该数学模型对实际工程中的某大型贯流泵机组启动过渡过程进行了仿真计算.     

大型轴流泵站双向流道设计及泵装置特性试验

分析了双向流道型线设计方法,提出了一种适用于灌排结合低扬程大型轴流泵站的新型平面蜗壳双向流道及其设计方法,并结合魏村泵站模型试验对平面蜗壳双向流道泵装置特性进行了试验研究,结果表明,流道流线平顺,泵装置运行稳定,装置效率较高。     

进水流道对立式混流泵装置能量特性的影响

采用计算流体力学方法，对三个不同的进水流道设计方案所组成的立式混流泵装置进行了内流数值模拟．在分析进水流道基本流态的基础上，对进水流道出口水流条件以及水泵装置能量特性进行了定量计算．数值计算结果表明，水泵的设计进水条件与水泵装置中的水泵进水条件存在明显差异，进水流道水力设计对立式混流泵装置的能量特性有显著的影响，工程设计中应重视进水流道的选型以及进水流道与水泵性能最佳匹配的研究．进水流道水力设计优化可有效地改善进水流道出口流态，确保水泵有良好的进水条件，大幅度提高水泵装置效率。     

贯流泵站液压快速闸门断流停泵过渡过程分析

基于刚性水锤理论,分析了贯流泵站泵装置水力特性、泵机组动力学特性,并运用最小二乘曲面拟合方法仿真模拟了水泵全特性曲线;建立了贯流泵站液压快速闸门断流停泵过渡过程计算的有限差分非线形方程组,并采用牛顿莱福森(Newton-Raphson)迭代法对方程组进行求解.利用该数学模型数值模拟了南水北调淮安第三抽水站贯流泵机组停泵过渡过程,结果表明,该数学模型能较好地模拟贯流泵站停泵过渡过程.     

离心泵多工况水力设计方法

针对现有的离心泵水力设计方法仅满足单点设计工况性能,无法满足其他工况性能的问题,提出一种离心泵多工况水力设计方法.以单点设计的关键几何参数值为初始条件、多工况的扬程为约束条件、多个工况的加权平均效率最高为目标,同时采用自适应模拟退火算法对离心泵多工况能量性能计算模型进行求解.最后根据比转数为129.3的离心泵3个工况点的能量性能要求,在考虑权重的基础上提出了2种多工况水力设计方案.数值计算结果表明：2种多工况设计能基本满足3个工况点的能量性能要求,误差均在5%以内.     

液压振动泵的理论分析与设计参数的确定

目前,延长油矿使用的采油机械基奉上是游梁式抽油机,在油田特定的生产条件下,此种设备的泵效和利用率均较低,一次性投资大,管理维修十分困难,远不能适应油田快速发展的需要,为此,经过近10年来的不断探索研究,液压振动泵这一适应油田发展需要的新型采油设备得到了不断地改进和完善,并完成了设计.液压振动泵是一种利用油管内不可压缩的液体柱传递地面设备的动力,使井下泵体内的柱塞和支承弹簧维持不断地振动,从而把井中的原油或水提升到地面的无杆抽油装置.由于该装置固有的特点,因而其体积小,重量轻,优于同级有杆抽油机系统,很适合油田的需要.本文根据振动原理,详细介绍了该装置的组成和理论分析,所得公式为该装置设计参数的确定提供了理论依据.     

离心泵叶轮叶片轴向切割设计方法研究

工程中普遍存在离心泵实际流量高于输水系统所需的情况,通过数值模拟研究平移叶轮前盖板对离心泵性能的影响,结合理论推导出平移前盖板改变离心泵扬程的换算公式,实现减小叶轮出口宽度及其工作流量达到泵站节能的目的.研究结果表明:切割叶轮外径与平移叶轮前盖板均会降低离心泵工作扬程,不同的是,前者使H-Q曲线整体向下移动且下降幅度较大,而后者H-Q下降幅度较小,能在小流量工况维持较高的扬程;平移叶轮前盖板后能抑制小流量工况下叶轮内回流旋涡的发展,离心泵效率有所上升,更适合多泵并联工作的场合,具有一定的工程价值;离心泵扬程随前盖板平移而变化的换算公式可以相对准确地预测较小叶轮前盖板移动量时中比转数离心泵0.8~1.0倍设计工况范围内H-Q曲线的变化.     

船坞泵站泵装置模型优化试验研究

对船坞泵站泵装置进行了模型试验,讨论了水泵参数换算、试验结果及误差分析等问题,研究了导流方案与悬空高度对泵装置性能的影响．为提高泵装置性能,将原出水管道虹吸下降段及出口管径设计成渐扩管．试验结果表明,在悬空高度hp=0．76D0时,各种工况下进水流态平顺,流道内无涡带发生,水泵运行平稳,装置效率可提高0．5％-1．5％．     

泵站加压输水系统的优化

以泵站加压输水系统的年费用最低为规划目标，考虑到供水流量随时间的变化过程，建立了确定泵站最优扬程模型、水泵优化选型模型和扬程确定下的输水管优化模型。3个模型分别用线性规划和遗传算法求解。运用这3种模型可得到泵站加压输水系统最优设计方案，这一最优设计方案包括水泵优化选型方案和输水管优化设计方案。     

超小型泵中前盖板对传统叶轮水力性能的影响

为提高超小型泵性能和实用性,研究了其中前盖板对叶轮水力性能的影响。基于传统方法设计了两种超小型泵叶轮,其中一个为闭式,另一个为半开式。在转速3 000~10 000 r.m i-n 1的范围内进行实验,测定了超小型泵的水力性能。对半开式叶轮,在0.2~0.8 mm间调整叶尖和前泵盖之间的轴向间隙,以考察其对泵水力性能的影响。试验结果表明:两种超小型泵的效率(闭式叶轮:51%,半开式叶轮:47%)均高于以往统计的泵效率值;由于机械密封等外部损失所占比重大,泵效率随雷诺数减小而降低,而内部效率则接近一个定值;随轴向间隙扩大,超小型泵的扬程系数、功率系数和效率都逐渐降低。     

带长出水管模型泵装置特性试验方法

结合湖北夹河沟泵站带长出水管的泵装置特性试验研究，提出了将模型设计成模拟进水流道及部分出水管的泵装置和模拟全部出水管不带泵的水工模型装置，并通过两装置性能的合成分析，得出泵装置特性的试验方法，同时还利用水工模型装置对虹吸出水管中的虹吸形成过程进行了观察研究．研究成果不仅为夹河沟泵站技术改造提供了必要的依据，且对同类带长出水管的泵装置模型试验有参考价值．     

旋喷泵的效率分析及集流管的水力设计

通过分析得出旋喷泵在小流量和高扬程工况下运行时，效率高于多级泵和高速泵，在研究旋喷泵集流管与叶轮匹配及集流管扩散段损失的基础上，给出了设计扩散管水力参数的公式。