提高泵的运行效率对于节能减排有重要意义。本文提出一种新的节能装置——前置导叶,来提高泵站多年来由于淤积和水位变化引起的效率降低。本文通过试验验证安装前置导叶对泵性能的影响、不同预旋角度对泵性能的影响,并分析实际效果,说明利用前置导叶提高泵工况的运行效率是一种可行的方法。

扬州头桥水厂取水泵房采用了立式混流泵,水泵的水润滑导轴承常年浸没在水中,工作环境差,特别是夏天长江排洪期间,原水浊度高,含沙量大,水润滑导轴承因磨损经常被更换,给生产带来安全隐患。课题组对水润滑导轴承的材料、轴承结构进行认真研究,借鉴别人的成功经验,选用赛龙材料、调节材料配比、优化轴向开槽尺寸。经过改造、试验后的混流泵已经历了两个高温供水季节,连续工作时间已超过5000小时,目前水泵运行平稳,状态良好。

为了深入分析混流泵启动过程的瞬态流动结构,研究启动过程叶轮内部能量分布特性及其对瞬态性能的影响,基于正则化螺旋度法提取瞬态流场涡核,对启动过程进口段、叶轮和导叶段内部流动进行涡结构分析,并运用过流断面诊断法对混流泵启动过程内部流动进行诊断。研究结果表明进口观测截面流场的涡核结构受叶轮叶片数的影响较大,涡核总体呈现从分散到集中的演化过程;随着转速增加,叶轮内涡结构正向和反向涡交替变化,并在转速稳定后流动逐渐趋于稳定;导叶内的涡结构在启动初期呈非对称性分布,当转速稳定后,涡结构区域逐渐减少并呈现规律性分布,流体流动趋于稳定。在混流泵启动过程中,随着叶轮旋转加速,总压流随之迅速增大,叶轮对流体做功,流体获得的能量迅速增加;由于流体惯性,加速末期流体获得了大于稳态转速下的能量,这种瞬态效应的...

对应用喷水推进混流泵可控速度矩设计法设计的重负荷混流泵进行了试验研究,目的是探索并完善可控速度矩设计方法。试验结果表明,运用可控速度矩法设计的混流泵具有较高的效率及优良的汽蚀性能,不足之处在于工况点把握不准,这是下一步完善的主要方向。

采用线性分布的轴面流线速度环量和叶片角度变化规律来设计叶轮,采用圆弧翼型进行固定导叶的设计,蜗壳断面采用非对称断面,进而设计了一叶片可调比转数为564.3的蜗壳式混流泵。应用FLUENT对该泵的内部流动进行了数值模拟并根据模拟结果进行了能量性能预测。内流模拟结果显示该泵内部流动均匀,性能预测结果表明该泵可以满足设计要求。真机性能测试表明该泵在叶片角度为0°时最高运行效率达85.76%,在设计点运行效率要比设计要求高约3%。研究结果对于更高比转数蜗壳式混流泵的设计具有比较重要的指导作用。

采用调整混流泵径向间隙的方法，设计了蜗壳基圆直径为280、290、300mm的计算模型，并对其进行了定常和非定常计算．通过对3种模型进行非定常数值计算，得到了不同基圆直径混流泵的压力脉动特性并对其进行比较分析．结果表明：叶轮旋转时叶片和隔舌的动静干涉作用导致蜗壳近壁面各监测点的压力脉动具有明显的周期性；在相同流量下，径向间隙越小，监测点频域振幅越大；隔舌处监测点压力脉动幅度大于其他监测点幅度．对基圆直径为290mm的泵进行数值模拟与外特性试验研究，泵模拟效率为82．3％，试验效率为80％，模拟效率比试验效率高2．3％．对比两者结果可知：数值模拟的结果是可信的．

为研究导叶式混流泵的轴向力，建立了导叶式混流泵内全三维流道模型，基于非定常大涡模拟亚格子尺度模型与滑移网格技术，对不同工况下的混流泵进行了数值模拟和性能预测，并将非定常方法计算值、定常方法计算值、经验公式估计值与试验值进行比较分析。结果表明：非定常方法计算得到的叶轮轴向力变化规律与试验和经验公式计算得到的轴向力变化规律更接近；在设计工况附近，定常和非定常方法计算得到的混流泵叶轮轴向力的数值与试验值的相对误差均约为10％；在小流量及大流量工况下，定常方法的计算值与试验值的相对误差约为30％，非定常方法的计算值与试验值的相对误差在10％之内。因此，非定常模拟方法可以更准确地预测混流泵的轴向力。

为了得到蜗壳式混流泵在水介质中的模态分布,以某型号混流泵为研究对象,通过ANSYS对其进行流固耦合分析,得到流体对叶轮的流固耦合作用力,并运用ANSYSWORKBENCH有限元软件和APDL命令流耦合的方法,分析叶轮部件的干模态和湿模态特性;针对叶轮部件是否施加预应力,研究预应力对叶轮部件的固有频率和振型的影响;并考虑叶轮部件材料属性,分析得出金属材料的杨氏模量对叶轮各阶固有频率的影响特征;在分析干湿模态时,分别加厚叶轮前后盖板厚度,计算结果表明:加厚后盖板厚度对提高各阶固有频率最明显。本文为研究混流泵的振动特性、优化结构设计提供了一定依据,为进一步的动力学分析提供了一定参考。