一种调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法，包括，基于贯流泵装置的CFD软件的数值模拟结果，获得贯流泵装置在不同流量工况下的导叶体各导叶槽出口流量；根据贯流泵装置在不同流量工况下导叶体各导叶槽出口流量分配比的平均值，将导叶片向导叶槽出口流量小的一侧偏移；将改造后导叶体放入贯流泵装置，采用CFD软件对贯流泵装置进行三维数值模拟，实现对导叶体出口水流的空间分布和周向速度的调控从而改善出水流道内部偏流的流态，为贯流泵装置导叶体的优化设计提供了一种新的技术参考，有效地减少了贯流泵装置出水流道内部出现偏流等不良流态的概率，确保贯流泵装置高效运行。装置高效运行。

【技术实现步骤摘要】
一种调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法


[0001]本专利技术涉及改善泵装置导叶体出口偏流的
，尤其涉及一种调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法。

技术介绍

[0002]贯流泵装置因其特低扬程(扬程低于4m)，大流量的特点被广泛的应用于平原地区的贯流泵站中。贯流泵装置的水力效率决定了贯流泵站的运行效率。贯流泵装置一般由进水流道、叶轮、导叶体和出水流道四个过流部件组成，水流经过叶轮旋转做功获得能量，水流流出叶轮后会具有很大的速度环量，导叶体对叶轮出口水流所具有的速度环量进行回收并使水流平稳的进入出水流道，但实际贯流泵装置在不同运行流量工况时导叶体对叶轮出口水流的速度环量的回收效果存在明显差异性。目前，相关学者通过CFD(Computational FluidDynamics)数值模拟技术及工程技术人员通过实际泵站运行出水流道出口流态的观察，水流流出导叶体时各导叶槽出口的流量分配不均加之导叶体回收速度环量的效果有限，导叶体出口水流具有的剩余速度环量使得水流在出水流道中会偏向一侧从而形成偏流，导致出水流道的出口流态紊乱且出口流速分布不均匀，出水流道的水力损失增加，降低贯流泵装置的水力效率，增加贯流泵装置的能耗。针对导叶体出口流量分配不均的情况，经文献资料查询，现有的技术为采用导叶形式的导流板，将导流板放置在导叶体出口面，导流板的尾缘与出水流道隔墩前缘相连，达到有效控制水流偏流的目的，但这种通过人为增加导流板的措施改善偏流，需额外增加导流板的加工制造安装费用，且让原有的导叶体出口结构复杂化，不利于在实际泵站施工中使用，其次未从根本解决导叶体出口流量分配不均的源头问题。为了有效地解决上述问题，本专利技术专利提供了一种调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法，在回收叶轮出口水流速度环量的同时对导叶体出口的各导叶槽的水流流量进行分配调控，减小导叶体出口水流偏流诱导出水流道内部螺旋流的不良流态及增加出水流道水力损失的不利影响，且无需增加额外偏流的调控装置及泵站工程的施工量。

技术实现思路

[0003]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0004]鉴于上述现有调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法存在的问题，提出了本专利技术。
[0005]因此，本专利技术目的是提供一种调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法，包括，
[0007]基于贯流泵装置的CFD软件的数值模拟结果，获得贯流泵装置在不同流量工况下的导叶体各导叶槽出口流量；
[0008]根据贯流泵装置在不同流量工况下导叶体各导叶槽出口流量分配比的平均值，将导叶片向导叶槽出口流量大的一侧偏移；
[0009]将改造后导叶体放入贯流泵装置，采用CFD软件对贯流泵装置进行三维数值模拟。
[0010]作为本专利技术所述调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法的一种优选方案，其中：对贯流泵装置的进水流道、叶轮、导叶体和出水流道共4个过流部件构建三维模型，基于N
‑
S方程和RNG k
‑
ε湍流模型，采用CFD软件对贯流泵装置进行三维数值模拟。
[0011]作为本专利技术所述调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法的一种优选方案，其中：对不同流量工况下的工况进行选择，选择三个特征工况，小流量工况0.8Q
bep
，设计流量工况1.0Q
bep
和大流量工况1.2Q
bep
，其中：Q
bep
为设计流量工况。
[0012]作为本专利技术所述调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法的一种优选方案，其中：计算出3个流量工况下导叶体各导叶槽出口流量分配比和导叶体出口剩余速度环量均值，流量分配比为各导叶槽出口流量与导叶体出口流量的比值n，在求解每个导叶槽出口流量分配比的平均值n
i
。
[0013][0014]式1中：i表示第i个导叶槽，1≤i≤b且i为整数，b为导叶片数量，i为整数；n
Li
表示大流量工况时第i个导叶槽出口的流量分配比；n
Di
表示设计流量工况时第i个导叶槽出口的流量分配比；n
Si
表示小流量工况时第i个导叶槽出口的流量分配比。
[0015]作为本专利技术所述调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法的一种优选方案，其中：建立如下数学模型确立偏移弧长α：
[0016][0017]其中，α
i
为偏移弧长；b为导叶片数；n
i
为每个导叶槽出口流量分配比的平均值；D为导叶体的出口直径；π为常数，取值3.1415926，并判断偏移弧长α的数值正负。
[0018]作为本专利技术所述调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法的一种优选方案，其中：以贯流泵装置的各物理量残差收敛精度均低于1.0
×
10
‑5为收敛依据，依据贯流泵装置三维数值模拟获得3个流量工况下贯流泵装置各导叶槽出口的流量并计算导叶体各导叶槽出口的流量分配比的平均值和导叶体出口剩余速度环量的平均值。
[0019]作为本专利技术所述调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法的一种优选方案，其中：计算导叶体出口的剩余速度环量，判定出口剩余速度环量的变化。
[0020]作为本专利技术所述调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法的一种优选方案，其中：对导叶体的进口侧区域开设通孔。
[0021]本专利技术的有益效果：基于本专利技术方法对贯流泵装置导叶体进行优化设计从而实现对导叶体出口水流的空间分布和周向速度的调控从而改善出水流道内部偏流的流态，为贯流泵装置导叶体的优化设计提供了一种新的技术参考，有效地减少了贯流泵装置出水流道内部出现偏流等不良流态的概率，确保贯流泵装置高效运行。本专利技术适用性较强，且运用方便，便于实施。本专利技术适用性较强，且运用方便，便于实施。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0023]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0024]其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0025]实施例1
[0026]本专利技术公开了一种调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法，基于贯流泵装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法，其特征在于：包括，基于贯流泵装置的CFD软件的数值模拟结果，获得贯流泵装置在不同流量工况下的导叶体各导叶槽出口流量；根据贯流泵装置在不同流量工况下导叶体各导叶槽出口流量分配比的平均值，将导叶片向导叶槽出口流量大的一侧偏移；将改造后导叶体放入贯流泵装置，采用CFD软件对贯流泵装置进行三维数值模拟。2.如权利要求1所述的调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法，其特征在于：对贯流泵装置的进水流道、叶轮、导叶体和出水流道共4个过流部件构建三维模型，基于N
‑
S方程和RNG k
‑
ε湍流模型，采用CFD软件对贯流泵装置进行三维数值模拟。3.如权利要求1或2所述的调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法，其特征在于：对不同流量工况下的工况进行选择，选择三个特征工况，小流量工况0.8Q
bep
，设计流量工况1.0Q
bep
和大流量工况1.2Q
bep
，其中：Q
bep
为设计流量工况。4.如权利要求3所述的调控出口偏流的贯流泵装置导叶体设计方法，其特征在于：计算出3个流量工况下导叶体各导叶槽出口流量分配比和导叶体出口剩余速度环量均值，流量分配比为各导叶槽出口流量与导叶体出口流量的比值n，在求解每个导叶槽出口流量分配比的平均值n
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，常鹏程，丁平，刘金生，葛恒军，吕玉婷，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：