斜流式水泵水轮机蜗壳逆向优化及导叶改型设计

发布时间：2025-06-04 05:50

　　 斜流式水泵水轮机的应用越来越广泛,过流部件内部的水流流动状态是影响水泵水轮机效率的重要因素之一。为设计性能优越的水泵水轮机,利用CAD-CFD的现代设计技术,依据水流流动的基本理论,采用水流轴对称流入转轮的设计方法,并结合逆向流动思维对蜗壳加以优化设计;根据流线形设计,对固定导叶进行改型设计。数值模拟结果表明:优化后的蜗壳过流断面面积有所增大,鼻端区域更符合流线型;改型后的固定导叶具有更好的对称性,且速度能够轴对称等速流出。优化改型后的过流部件能有效地减少内部干涉现象,减小了机组的振动。

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【部分图文】：

图1 设计流程图

蜗壳的设计流程图1所示,设计及建模分析用到的软件包括Excel、AutoCAD、SolidWorks及AnsysWorkbench。1.3蜗壳设计理论

图2 蜗壳截面

依次计算并画出金属蜗壳各截面(如图2)。1.4水流逆向流动优化及流线原理

图3 单固定导叶流道流量分布

水流逆向流动思维是首先假设在蜗壳内充满水流的状态下,水流从固定导叶内圆处流入,从蜗壳入口流出,结合雷诺输运方程,在理想状态下,水流的入口流量是等于出口流量的,且流过蜗壳截面的流量等于后端固定导叶流道流量的总和(如图3)。当水流逆向流动时,流量可由以下公式表达:

图4 蜗壳的流线型处理

流线型是物体的一种外部形状,通常表现为平滑而规则的表面,没有大的起伏和尖锐的棱角。流体在流线型物体表面主要表现为层流,没有或很少有湍流,这保证了物体受到较小的阻力。流线型可以理解为周围的空气绕着物体运动。并且流线型物体通常较为美观,经常出现在产品的外观设计中。常规水轮机的蜗壳优化....

本文编号：4049411