轴流泵装置虹吸式出水流道内流机理数值分析

来源：农业机械学报杂志2015年第6期北京时间：

作者：杨帆,刘超,孙丹丹,谢荣盛,张丽萍

单位：扬州大学,扬州大学,徐州市水利建筑设计研究院,扬州大学,扬州大学,

摘要：为研究轴流泵对虹吸式出水流道内部流动特性的影响机理，采用CFD（Computational fluid dynamic）方法对虹吸式轴流泵装置进行全流道的数值计算，在考虑了轴流泵与虹吸式出水流道内流相互影响的条件下定性地分析了虹吸式出水流道的流场特征，定量地研究了导叶体出口剩余环量和流量对虹吸式出水流道水力损失的影响，给出了相应的数学关系模型，并将泵装置性能预测结果与模型试验结果进行了对比。结果表明：受导叶体出口剩余环量和流量的双重作用虹吸式出水流道内部流态差异较大，虹吸式出水流道的水力损失主要集中于驼峰断面前的过流通道。各工况时虹吸式出水流道驼峰断面的速度加权平均角的均值为52.34°，不同工况时速度加权平均角变化范围仅在0.1°~2.3°之间。随流量系数的增大，驼峰断面的轴向速度分布均匀度逐渐增大，导叶体出口剩余环量则先减小后增大，在高效工况范围内导叶体出口剩余环量存在最小值。导叶体出口剩余环量通过影响虹吸式出水流道内部流态而对出水流道水力损失产生影响，虹吸式出水流道的水力损失与流量未呈二次方关系。

关键词：轴流泵;虹吸式出水流道;水力性能;数值模拟

基金资助：国家自然科学基金资助项目（51279173）、江苏省高校自然科学研究资助项目（14KJB570003）、扬州大学科技创新培育基金资助项目（2014CXJ030）、江苏省水利厅科技资助项目（2014044）和江苏省高校优势学科建设工程资助项目（PAPD）