水泵轉輪內流場激光測量研究

采用美國TSI公司生產(chǎn)的最新三維粒子成像速度場儀（PIV）對軸流式水泵轉輪內的流場進行激光測量：研究水泵轉輪的水動力特性。通過測量出轉輪內及其進、出口的流速場，結合轉輪內流動的仿真計算，分析探求最佳的水泵轉輪參數(shù)；改進和完善已有的水泵能量特性和改善汽蝕特性產(chǎn)生重大的經(jīng)濟效益和社會效益。...

轉輪直徑6900mm，轉輪室重40t，轉輪室的上游側通過法蘭與外配水環(huán)連接形成懸臂結構，轉輪室的下游側為伸縮節(jié)。轉輪室由收縮段、球面段、過度段、擴散段組成，且各段板厚不一致。水輪機導水機構外配水環(huán)軸向長為1.955m，轉輪室軸向長為4.255 m。

為便于水輪機檢修，轉輪室按上、下兩瓣設計。水輪機轉輪檢修時，將轉輪室上半部分吊出，下半部分降低約500mm后形成檢修平臺。在轉輪室外圈的收縮段、球面段、過度段、擴散段的中間位置分別設置3道環(huán)向筋板。軸向按8等分布置筋板，形成籠狀結構以提高轉輪室強度。將該環(huán)向加強筋板后移至焊縫處，并改過度段與擴散段為法蘭(簡稱轉輪室分段法蘭) 連接。待轉輪室組裝完成后，對轉輪室分段法蘭的內接合縫采用了封水焊道的焊接工藝，該工藝在確保轉輪室分段法蘭的密封性能的同時具有一定柔性特點。

通過一、二、三維流場數(shù)值模擬分析研究，更加深刻地掌握水泵及泵站內部流動規(guī)律。電算程序的編制及計算可以快速算出內部流場的流速和壓力分布，從而可以判斷內部流場是否有旋渦和負壓區(qū)，水泵是否產(chǎn)生汽蝕，機組是否振動。通過三維逆解法研究，將三維流動數(shù)值模擬和優(yōu)化設計結合起來。大大減少了規(guī)劃設計的盲目性，從而減少了模型試驗的次數(shù)和試驗經(jīng)費，加快了規(guī)劃設計進度，并且可以設計出效率更高，工程投資更省，抗汽蝕性能更好使用壽命更長的水泵及泵站。本成果將推動三維流動數(shù)值模擬的研究和應用，本項成果可用于流體機械有關的高等院校、科研設計、設備制造、運行管理等各行各業(yè)，在學術上、社會效益和經(jīng)濟效益等方面具有非常重要的意義。 2100433B