泵反转液力透平尾水涡的计算与分析

发布时间：2025-07-19 05:32

　　大量消耗非可再生能源使我国面临着严重的能源短缺和环境污染问题,如何高效地利用能源成为了全世界关注的重点。在诸多工业生产中会产生大量余压液体,通常这些液体流经减压阀、多层孔板,降压后排出,造成能量浪费。液力透平可用来回收利用这部分液体余压,将其转换为机械能,从而实现能量再利用、节能减排的长远目标。在工业应用中发现,液力透平常出现水力效率低、压力脉动导致的运行不稳定等问题,而尾水涡与以上问题密切相关。本文以IS80-50-250离心泵反转液力透平为研究对象进行数值模拟,研究了液力透平不同工况时尾水涡的结构特征、运动规律及其对能量损失、机器运行稳定引起的影响,研究发现:对该液力透平模型进行定常数值计算,结果显示:泵反转液力透平叶轮出口存在尾水涡,其结构呈螺旋形轴向推进,越偏离最优工况,旋涡结构越明显。旋涡与透平的流量和转速有密切关系。总体来说,流量越大,转速越小,旋涡的轴对称性越明显,涡核中心线与尾水管轴线重合度越高,旋涡旋转方向与叶轮旋转方向相反;流量越小,转速越高,旋涡分布的轴对称性越不明显,涡核中心线与尾水管轴线偏离越明显,旋涡旋转方向与叶轮旋转方向相同,沿流动方向出现旋涡的破碎、融合等...

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1速度环量形成分析

尾水涡的形成是一个复杂的过程,关于尾水涡的形成机理,不同学者持有不同的观点。其中主要有以下两种比较流行的观点:(1)尾水管中水流的轴向与径向流速的不均匀导致了尾水管内的尾水涡带的形成。具体来说,水流经过叶轮后最终流入尾水管,此时尾水管中的水流是旋转流动的,这导致了水流的轴向与圆周....

图2.1 IS80-50-250离心泵的叶轮结构

本文以IS80-50-250离心泵反转作液力透平为研究对象,表2.1、表2.2为该离心泵和反转作液力透平时的主要性能参数。泵正转和反转作液力透平时,二者的水流方向相反。IS80-50-250离心泵的结构见图2.1。本文重点研究泵反转液力透平尾水涡的计算与分析,为了更好地观察、研究....

图2.2液力透平计算域三维示意图

本文以IS80-50-250离心泵反转液力透平为研究对象,采用ICEM-CFD进行计算域网格划分。计算域包括:进水管段、蜗壳、叶轮、尾水管。把已建立的三维水体划分成为使用多个控制方程可以求解的单元,并对其进行空间离散,值得注意的是网格的划分是否与实际流动相符以及网格的质量和类型等....

图2.3网格无关性检查

使用软件ICEMCFD绘成四面体非结构化网格,由于计算域网格对计算结果会产生至关重要的影响,于是构建了6种不同密度的网格数,进行网格无关性检验。通过比较液力透平效率随网格数的变化,选择合适的网格数,液力透平水力效率随网格数N的变化曲线如图2.3。由图可见:当网格数大于4×106....

本文编号：4058070