竖井贯流泵装置流道水力性能分析

杨雪林,黄 毅,陈国标

(上海勘测设计研究院,上海 200434)

1 问题的提出

我国的地表水和浅层地下水资源总量丰富,但人均占有量相对较少,且时空分布不均匀。为了充分利用水资源,更好地为国民经济发展服务,我国兴建了大批机电排灌泵站工程。在经济较发达的华东、华南地区,地势平坦,区域内河网水系发达,建设有大量的低扬程排灌泵站。由于竖井贯流泵装置具有结构简单,安装及运行维护方便,通风、防潮条件良好,工程投资较少的优点,能够适应平原地区排灌工程发展的需要。近年来,该泵型在平原地区的应用越来越广泛。

国内低扬程泵站装置效率一般不高,一是缺少设计扬程低、气蚀性能好的模型泵;二是泵装置流道内流速均匀度不高,泵段入流的偏流角度过大,因此进、出水流道的水力损失相对较大[1]。本文以某大型竖井贯流泵站为例,进行水泵装置流道的三维数值模拟分析,并对进、出水流道型线进行优化设计,以获得水力性能较好的型线方案。泵站设计净扬程0.9 m,最低净扬程0.0 m,最大净扬程2.2 m,装设转轮直径3.0 m,转速95 rpm,单泵设计流量25 m3/s的竖井贯流泵组。

2 数值模拟计算

对流道型线的优化设计采用近年来发展迅速的CFD技术及目前工程上广泛应用的Fluent软件对泵站的进、出水流道进行全三维流场分析,了解流道内流速及流态分布规律,对型线进行优化设计后再行计算,最终得到较为合理的进、出水流道型线[2]。数模计算可解决水泵模型试验中流道型线不便修正的难题,在很大程度上减少试验工作量、缩短研究周期,提高研究水平。……