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-70-学技术创新2024.18

轴流泵装置进水流道出口速度及脉动特性分

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王暴，裴杰，贵颖，王振华，单秋雯，杨帆*

（1.宿迁市湖滨新区农村工作局，江苏宿迁；2.宿迁市水利局，江苏宿迁；

3.江苏省水利勘测设计研究院有限公司，江苏扬州；4.扬州大学水利科学与工程学院，江苏扬州）

摘要：为研究不同流量工况时进水流道出口速度及压力脉动特性，基于CFD软件对轴流泵装置整体进

行三维非定常数值计算，分别分析了各测线的速度及监测点的压力脉动的时频特性。结果表明：在进水流道出

口面，速度从导水帽外壁面到流道出口内壁面的分布大体呈现出先减再增后减的规律、压力脉动幅值与速度脉

动幅值从轮缘到轮毂方向呈逐渐减小趋势；进水流道出口处各监测点的压力脉动和速度脉动最大幅值都位于

4倍转频处。

关键词：泵装置；进水流道；压力脉动；速度脉动；数值计算

中图分类号TH312；S277.9文献标识码A文章编号2096-4390渊2024冤18-0070-04

[5]

进水流道作用是确保从前池流出水流能平RNGk-着湍流模型，泵装置定常与非定常数值计算

顺地进入水泵。如果进水流道出口流动状态不佳，不的边界条件及时间步长均参考文献[5]设置。泵装置非

但会导致泵效率下降，还会危急泵装置正常运行，定常数值计算总时间为叶轮旋转周期8倍，考虑

因此，开展进水流道水力特征研究具有十分重要到压力场稳定性，选择对后4个叶轮旋转周期结

意义。目前，国内外学者对进水流道研究主要集果进行数据分析。

中在流道内部流态及其水力性能方面，常采用研究为检验数值计算网格无关性，对最优工况下网

[1-2][3-4]

手段是物理模型试验和数值计算。本文采用CFD格数分别为215万、264万、311万、387万、525万、

技术对轴流泵装置进行三维非定常数值求解，分析不603万和678万方案进行分析。以泵装置扬程作为

同流量时轴流泵装置进水流道出口速度分布及脉网格无关性判断依据，扬程随网格数量增增

动时频规律，为后期分析轴流泵安全稳定运行提，当网格数大于525万时，扬程相对误差均在2%以

供一定参考。

1数计算模型及方法

本文研究对象为立式轴流泵装

置，包括肘形进水流道、叶轮、导叶体、弯

管及直管式出水流道5个过流部件，如

图1所示。叶轮名义直径为120mm，轮

毂比为0.4，叶片数为4，叶片安放角为

0°，叶顶平均间隙为0.2mm，转速为2

200r/min，导叶体叶片数为5。

数值计算采用雷诺时均N-S方程和图1泵装置三维模型

基金项目：江苏省高校自然科学研究重大项目（20KJA570001）；扬州市科技计划项目（YZ2022192）。

作者简介：王暴（1975-），男，本，工程师，主要从事泵站工程的运行与管理工作。

通讯作者：杨（1985-），男，博士，教授，主要从事泵站工程研与教学工作。

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内，表明继续增加网格数对于计算结果影响不大。

为进一步验证数值计算结果有效性，在江苏水利动

力工程重点实验室水力机械试验台上进行泵装置

[5]

能量性能试验，结果对比如图2所示，预测泵装

置性能与物理模型试验结果吻合度较好，最终选择网

格数为525万方案进行泵装置非定常计算。