单-双蜗壳泵隔舌区压力脉动及径向力特性分析

为揭示单-双蜗壳离心泵的不同水力特性,应用商业软件FLUENT,采用RNGk-ε湍流模型和滑移网格技术,对单-双蜗壳双吸离心泵进行不同工况下三维非定常湍流数值模拟,得到不同蜗壳隔舌区计算点的压力脉动情况,并对其进行频域分析.结果表明:单蜗壳离心泵在设计工况及大流量工况下,压力脉动频率以叶片通过频率为主;在小流量工况下,压力脉动频率以低于1倍叶片通过频率为主,在0.6倍设计流量工况下,其压力脉动最大幅值约为设计工况下1.13倍.双蜗壳离心泵在小流量、设计流量及大流量工况下,压力脉动频率均以叶片通过频率为主,在0.6、0.8和1.2倍设计工况下,其压力脉动最大幅值分别约为设计工况的6.59、3.12和4.55倍.相比较于单蜗壳泵,双蜗壳泵能有效地平衡径向力,在偏离设计工况下径向力变化不大.     

不平衡水推力下垫层蜗壳座环结构剪力特性分析

机组运行时蜗壳座环在不平衡水推力作用下承受较大的水平剪力,该剪力值过大将会给蜗壳结构的稳定带来安全隐患.考虑钢衬与软垫层、混凝土的摩擦接触,建立了垫层蜗壳的三维有限元模型,详细研究了垫层子午包角、平面包角、变形模量厚度比和围岩约束对座环剪力的影响.结果表明:垫层子午包角向下延伸不利于座环抗剪;垫层平面包角变化改变了钢蜗壳外围结构的刚度分布,对座环剪力具有显著影响;垫层变形模量厚度比的变化不仅改变了座环各向剪力的数值及其承担的沿厂房横向不平衡水推力的比例,还改变了座环剪力的空间分布规律;在其他条件不变的情况下,围岩约束的改变对座环剪力没有明显影响.     

垫层蜗壳结构中钢板焊缝构造对传力行为的影响

针对大中型水电站钢蜗壳焊缝处的削坡构造使钢衬与混凝土的接触面具有非平滑的特点,以拉西瓦水电站垫层蜗壳结构的某子午断面为例,分别采用平面轴对称壳单元和实体单元描述钢衬并建立相应的数值模型,研究了非平滑接触面对钢衬-混凝土间的滑移及传力行为的影响.计算结果表明:下半部钢衬向腰线端的滑移会受到削坡构造的阻滞作用,削坡构造附近会交替出现局部脱空区和集中传力区.在考虑了接触面的非平滑特点后,钢衬与混凝土之间传力水平的提高并不明显(5%以内),这说明当前采用壳单元描述钢衬的常用简化处理方式对于结构设计是适宜的.     

水电站蜗壳结构配筋计算原则研究

现行规范把蜗壳结构归为非杆件体系钢筋混凝土结构并按主拉应力图形面积确定配筋数量存在原则性缺陷,计算出的配筋量往往偏多.本文列出了现行计算方法存在的问题,并具体分析了产生问题的原因,提出了改进配筋计算的原则,引入有限元方法,明确了蜗壳结构应按限裂要求配筋.应用实例表明,局部配筋量减少后混凝土损伤区没有显著变化,钢筋应力增幅很小,改进后的配筋计算原则对优化局部配筋量是合理有效且操作性强的.把有限元方法引入蜗壳结构设计中是有现实意义的.     

新疆特克斯山口水电站座环、蜗壳安装

座环是安装水轮机的基准,因此座环的高程、中心、水平度应严格按质量要求调整好,尤其是座环的水平度,将直接影响底环、项盖等的水平度与垂直度。蜗壳是为了使由压力管道引进来的水流能够以较小的水利损失,均匀而呈轴对称地进入转轮,所以在水管末段和座环周围之间设置了蜗壳。因此安装好座环、蜗壳对下一步的机组安装、运行起着至关重要的作用。     

水电站充水保压蜗壳仿真分析的影响因素

基于接触非线性理论,考虑钢蜗壳与外围混凝土的接触滑移,采用仿真算法对充水保压蜗壳进行了三维仿真分析和平面轴对称仿真分析．研究了机墩和设备质量及平面轴对称简化模型对蜗壳打压后的变形、蜗壳与混凝土的间隙及其应力的影响．计算结果表明：机墩及设备质量对钢蜗壳的应力影响较小,但对钢蜗壳号外围混凝土的间隙和外围混凝土的应力影响较大,三维仿真模型应该考虑机墩及设备的质量;平面轴对称仿真模型虽未考虑闷头在仿真分析中的作用,但能反映钢蜗壳和外围混凝土的变形特征与受力特性,可以在初步设计时采用．     

蜗壳出口位置对低比转速离心泵性能的影响

为了研究蜗壳出口位置对低比转速离心泵性能的影响,在保证蜗壳基圆、前八断面面积及形状、蜗壳出口直径和中心高相同的前提下,改变蜗壳出口位置,分别设计出A、B、C三种型号蜗壳.以清水为介质,基于雷诺平均法、RNG k-ε湍流模型,对比转速为46的离心泵进行数值计算.结果表明:三种不同出口位置情形时离心泵的外特性变化趋势基本一致,但最高效率值有所不同,在各个工况点,C型的效率均高于A、B型,且三者的高效区均向大工况偏移;三种型号蜗壳的离心泵,在各自相应工况下,叶轮进口处的静压分布、湍动能分布和流线分布大致相同,而叶轮出口及蜗壳流道中三者的变化较大,表明改变蜗壳出口位置对叶轮进口处内流场的影响较小,主要影响叶轮出口及蜗壳流道中内流场的变化.     

离心式杂质泵蜗壳内部流场数值模拟

利用计算流体动力学分析软件,对离心式杂质泵的内部流场进行了数值模拟.计算了颗粒直径为0.076mm,固相体积分数为10%的两相流工况下的三维湍流流场,得到了蜗壳内的速度、压力和固相体积分数分布等流动信息.计算结果表明：自进口至最大半径处蜗壳内的速度不断减小,压力逐渐增大,颗粒体积分数随半径增大而增大.     

蜗壳式多级泵压力脉动特性研究

为了研究压力脉动在蜗壳式多级离心泵不同位置的变化规律,利用Fluent软件,采用SSTk-ω湍流模型对蜗壳式多级离心泵的内部流场进行多工况的非定常数值模拟,得到其各监测点的压力脉动特性,并对其进行对比分析。结果表明:在蜗壳式多级离心泵首级蜗壳内,压力脉动主要受叶轮与隔舌之间的动静干涉的影响,同时与之相连的过渡流道内的液流流动状态的影响也是不可忽略的。     

双向回流微型自吸泵的研究

本文针对微型自吸泵自吸性能差的缺点,首先采用了双向回流结构,从而大大提高了微型自吸泵的自吸能力,使泵的自吸高度由通常的3～4米提高到7米。文中对双向回流结构自吸原理进行了定性与定量分析,对回流量与储水量的计算及回流量与储水量之间关系的论述,充实了自吸泵设计理论,对指导自吸泵的设计有实用价值。