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博斯腾湖泵站立式轴流泵出水流道基本流态的探析立式轴流泵的出水流态是确保水泵装置获得最佳能量性能的必要条件。
这个条件对于低扬程泵站的效率具有十分突出的影响。
出水流道内的流态是其最基本的属性，流道的水力性能完全决定于流道内的流态。
因此在选择低扬程立式轴流泵出水流道的形式时，需要对不同形式出水流道的基本流态进行分析。
本文概述了立式轴流泵出水流道的基本流态及水力设计，对立式轴流泵的出水流道三维流动数值模拟及其结果进行了探讨分析。
标签：立式轴流泵；出水流道；水力设计；三维流动数值模拟一、立式轴流泵出水流道的基本流态及水力设计的概述立式轴流泵的出水流道作用是使水流有序地转向和平缓地扩散，在流道内尽可能不产生脱流及旋涡、流道水力损失尽可能小的条件下尽可能多地回收水流的動能。
与大型立式轴流泵配套使用的一般有虹吸式和直管式出水流道。
第一、虹吸式出水流道是一种弯曲形的流道，由上升段、驼峰段、下降段及出口段组成，由于它可以安全地越过提防，而且流道可以直接挡洪、断流方式简单可靠，因此在大型立式轴流泵站中得到了广泛的应用。
第二、直管式出水流道形状相对简单，施工方便，在大型立式轴流泵站中也得到了应用。
对于中高扬程泵站，直管式出水流道的转向角度一般不大于60°；对于低扬程泵站，由于水泵导叶出口断面的高程与上游最低水位之间的差值较小，直管式出水流道往往须作不小于90°的转向。
国家标准《泵站设计规范》（GB/T 50265-97）推荐：对于立式轴流泵站，当出水池水位变化幅度不大时，宜采用虹吸式出水流道，配以真空破坏阀断流方式；对于出水池最低运行水位较高的泵站，可采用直管式出水流道，在出口设置拍门或快速闸门，并在门后设置通气孔。
出水流道的水力设计应满足下列要求：（1）流道出口的平均流速一般不大于1.5 m/s，对于扬程低、运行时数多的泵站，不宜大于1.0 m/s；（2）在各种运行工况下，出水流道内无旋涡、涡带等不良流态；（3）流道水力损失尽可能小；（4）流道的控制尺寸取值合理。
２０２０年６月Ｊｕｎ．２０２０江 苏 水 利ＪＩＡＮＧＳＵＷＡＴＥＲＲＥＳＯＵＲＣＥＳ水利工程建设６５ 收稿日期：２０２００４０２作者简介：赵振江（１９７４—），男，高级工程师，主要从事水利工程建设管理工作。
通信作者：蒋红樱（１９７２—），女，教授级高级工程师，主要从事水利工程技术咨询工作。
大寨河闸站立式双向流道轴流泵装置ＣＦＤ分析赵振江１，石 磊１，蒋红樱２，汤方平３，卜 舸４（１．泗洪县水利局，江苏宿迁 ２２３９００；２．江苏省水利工程科技咨询股份有限公司，江苏南京 ２１００２９；３．扬州大学水利科学与工程学院，江苏扬州 ２２５００９；４．江苏省水利勘测设计研究院有限公司，江苏扬州 ２２５００９）摘要：针对大闸河闸站双向流道泵装置进行ＣＦＤ数值模拟计算。
在设计流量工况下，对包括进水流道及延长段、叶轮、导叶，出水流道及延长段在内的泵装置全流道进行计算分析。
计算结果表明，大寨河闸站双向流道泵装置整体性能较优，进水流道水力性能较好，入泵水流流态较好，出水流道内流态受到速度环量影响较大，需多加关注。
关键词：双向流道；轴流泵站；水力性能；流态；数值模拟中图分类号：ＴＶ６７５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００７７８３９（２０２０）０６００６５０５ＣＦＤａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｐａｓｓａｇｅａｘｉａｌｆｌｏｗｐｕｍｐｕｎｉｔｉｎＤａｚｈａｉＲｉｖｅｒＧａｔｅＳｔａｔｉｏｎＺＨＡＯＺｈｅｎｊｉａｎｇ１，ＳＨＩＬｅｉ１，ＪＩＡＮＧＨｏｎｇｙｉｎｇ２，ＴＡＮＧＦａｎｇｐｉｎｇ３，ＢＵＧｅ４（１．ＳｉｈｏｎｇＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙＢｕｒｅａｕ，Ｓｕｑｉａｎ２２３９００，Ｃｈｉｎａ；２．ＪｉａｎｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅＷａｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉ－ｔｅｃｈＣｏｎｓｕｌｔｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．Ｎａｎｊｉｎｇ２１００２９，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ２２５００９，Ｃｈｉｎａ；４．ＪｉａｎｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙＳｕｒｖｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙａｎｇｚｈｏｕ２２５１２７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣＦＤｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｐａｓｓａｇｅａｘｉａｌｆｌｏｗｐｕｍｐｕｎｉｔｉｎＤａｚｈａｉＲｉｖｅｒＧａｔｅＳｔａｔｉｏｎ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｆｌｏｗｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｆｌｏｗｐａｓｓａｇｅｏｆｔｈｅｐｕｍｐｄｅｖｉｃｅｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｉｎｌｅｔｐａｓｓａｇｅａｎｄｔｈｅｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒ，ｔｈｅｇｕｉｄｅｖａｎｅ，ｔｈｅｏｕｔｌｅｔｐａｓｓａｇｅａｎｄｔｈｅｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓｅｃｔｉｏｎｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．ＴｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｐａｓｓａｇｅａｘｉａｌｆｌｏｗｐｕｍｐｕｎｉｔｉｎＤａｚｈａｉＲｉｖｅｒＧａｔｅＳｔａｔｉｏｎｗａｓｂｅｔｔｅｒ，ｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｒｕｎｎｅｒｗａｓｂｅｔｔｅｒ，ｔｈｅｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｐｕｍｐｗａｓｂｅｔｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎｏｆｔｈｅｏｕｔｌｅｔｒｕｎｎｅｒｗａｓｇｒｅａｔｌｙａｆｆｅｃｔ ｅｄｂｙｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｌｏｏｐｑｕａｎｔｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｒｅｑｕｉｒｅｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｐａｓｓａｇｅ；ａｘｉａｌｆｌｏｗｐｕｍｐｉｎｇｓｔａｔｉｏｎ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａ ｔｉｏｎ 水泵站作为我国水利设施的重要组成部分，在工农业生产生活中应用广泛。
轴流泵装置导叶出口水流速度环量对出水流道水力损失的影响梁金栋，陆林广※，徐磊，陈伟，王刚【摘要】为了定量研究大型泵装置导叶出口水流的速度环量对出水流道水力性能的影响，提出了泵装置导叶出口断面水流的速度环量定量表示方法和平均角速度的测量方法，分别采用数值计算和模型试验的方法研究了导叶出口水流的剩余环量对虹吸式出水流道和直管式出水流道水力损失的影响。
结果表明：导叶出口水流的环量对出水流道水力损失的影响较为明显，存在使出水流道水力损失最小的最优环量，虹吸式和直管式出水流道的最优环量分别为0.972和1.308 m2/s；虹吸式出水流道和直管式出水流道最优环量时的水力损失计算值较零环量时的水力损失计算值分别小0.126和0.180 m。
研究结果不仅有助于改进低扬程泵装置出水流道的优化水力设计，同时对改进轴流泵导叶的优化水力设计也有重要意义。
【期刊名称】农业工程学报【年(卷),期】2012(028)001【总页数】6【关键词】泵，优化，数值方法，轴流泵，导叶出口，环量，出水流道，水力损失0 引言一般认为轴流泵装置由进水流道、出水流道和泵段等3个主要部分组成。
若从泵装置各组成部分所起的作用以及对水力设计的要求来看，泵装置更宜分为进水流道、出水流道、水泵叶轮和导叶等4个主要部分组成。
它们既紧密联系、相互影响，又相对独立。
进水流道的作用是使水流从前池进入水泵叶轮室的过程中更好的转向和收缩，提供满足水泵叶轮室进口所要求的水力设计条件。
出水流道的作用是为了使水流在流入出水池的过程中更好地转向和扩散，在尽可能不发生脱流或旋涡的条件下最大限度地回收水流所具有的动能。
轴流泵叶轮的作用是通过旋转将能量传递给水流，使其获得扬程。
从叶轮流出的水流仍具有较大的切向流速及速度环量，设置导叶的目的，乃是为了调整水流方向、消除水流的速度环量，将水流的旋转动能转变为压能[1-3]。
从水力设计的角度看，导叶的进口段承接叶轮来流，其型线设计需要满足水流平顺地进入导叶的要求；导叶中间段和出口段的型线设计则需要满足调整水流方向的要求。
立式轴流泵装置进出水流道多方案优选孙丹丹;高慧;王刚;杨帆;汤方平【摘要】为了提高立式轴流泵装置的水力性能,基于雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,采用CFD技术对轴流泵装置肘形进水流道和虹吸式出水流道进行多方案的数值优选,获得了不同方案各流量工况时流道的内流场和静压分布图,对比分析了不同方案进出水流道的水力损失.结果表明:在叶片安放角为-4°,最优工况Qd=214.3 r/min时,肘形进水流道加长1.0 m,流道最低点高程下降0.2 m为优选方案,进水流道出口流速均匀度最高,水力损失相对较小;虹吸式出水流道长度不变,驼峰位置不变,驼峰高度降低,流道出口流速加大,流道出口底部高程抬高0.45 m为优选方案,该方案消除了虹吸式出水流道下降段的回流现象,同时水力损失相对较小.【期刊名称】《江苏水利》【年(卷),期】2018(000)011【总页数】6页(P35-40)【关键词】轴流泵;泵装置;流道,优化;数值计算【作者】孙丹丹;高慧;王刚;杨帆;汤方平【作者单位】徐州市水利建筑设计研究院,江苏徐州 221000;扬州大学,江苏扬州225127;徐州市水利建筑设计研究院,江苏徐州 221000;扬州大学,江苏扬州225127;扬州大学,江苏扬州 225127【正文语种】中文【中图分类】TV675低扬程泵站具有扬程低、流量大的优点，在防洪排涝、水环境治理等工程领域应用较多，其中适用于低扬程泵站的泵装置型式中立式轴流泵装置的应用最为广泛。
立式轴流泵装置水力性能对保证泵站的安全、稳定和高效运行具有重要意义[1]，低扬程立式轴流泵装置中最常用的流道型式为肘形进水流道和虹吸式出水流道，目前，对该类型立式轴流泵装置的研究多集中于其进出水流道内部流动特性分析、叶轮选型、进水流场的影响等方面，张弛等[2]对大型泵站肘形进水流道设计进行了研究；杨帆、王丽慧等[3-5]对轴流泵装置进行了全流道数值计算，并进行了物理模型试验与数值预测结果的差异性对比；冯俊、刘军等[6-7]学者分别对轴流泵装置后置导叶及模型试验进行了研究。
基于CFD的转轮叶片对虹吸式水轮机水力性能的影响分析俞芸芸;秦战生;周大庆;刘敏【摘要】为了更加高效地利用超低水头水力资源,设计了一种采用虹吸式出水流道的轴流式水轮机.针对这一形式的水轮机,在设计水头和额定转速下采用CFD进行三维数值模拟,计算各过流部件的水力损失,研究水轮机的水力性能.通过改变转轮叶片出水边翼形,对比分析转轮出口水流流态与虹吸式出水流道水头损失的关系,研究不同叶片对虹吸式水轮机水力性能的影响.结果表明,在水头、转速和导叶开度相同的情况下,各修改方案中叶片3使得出水流道水头损失较小,其对应的平均涡角为13.26°,出水流道水头损失为0.135 m,水轮机的效率也较高(为89.33%).此外,选取效率较高的叶片,改变叶片数量,分析其对虹吸式水轮机水力性能的影响.%In order to efficiently utilize the ultra-low head water resources, an axial flow turbine with a siphon outlet conduit was designed, and three-dimensional CFD numerical simulations were conducted with the design head and rated runner speed. The hydraulic loss of each flow passage component was calculated to study the hydraulic performance of the siphon turbine. The relationship between the flow regime at the runner outlet and the head loss of the outlet conduit was analyzed by changing the runner blade airfoil, and the influence of different runner blades on the hydraulic performance of the siphon turbine was studied. The results show that, with a constant water head, runner speed, and guide vane opening, the head loss in the outlet conduit of the turbine in the modified scheme with the third blade is at a minimal value of 0. 135 m, the corresponding average swirl angle is 13. 26o, and the turbine efficiency is at the maximum (89.33%). In addition, the influence of the number of blades on the hydraulic performance of the siphon turbine was analyzed through selection of the blade with the maximum efficiency.【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(045)004【总页数】6页(P298-303)【关键词】虹吸式水轮机;出水流道;叶片;涡角;水力损失【作者】俞芸芸;秦战生;周大庆;刘敏【作者单位】河海大学能源与电气学院,江苏南京 210098;河海大学能源与电气学院,江苏南京 210098;河海大学能源与电气学院,江苏南京 210098;河海大学能源与电气学院,江苏南京 210098【正文语种】中文【中图分类】TV734.1;TK733+.3我国拥有丰富的水力资源,其中高水头水力资源主要集中分布于西南等偏远地区。
泵站虹吸式出水管数值模拟及水力优化
谭淋露;冯建刚;陈毓陵;王晓升
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】2014()3
【摘要】利用RNGk-ε紊流模型,采用有限体积法和结构化网格,对虹吸式出水管进行数值模拟。
由数值模拟结果分析了虹吸式出水管内部水力特性,并通过改变影响虹吸管水力特性的几个主要参数对原方案虹吸管进行了水力优化。
优化方案较原方案进行比较,在水流流态、压力分布和水力损失方面,均有明显改善,可为虹吸式出水管设计提供参考。
【总页数】5页(P126-129)
【关键词】虹吸式出水管;数值模拟;水力优化
【作者】谭淋露;冯建刚;陈毓陵;王晓升
【作者单位】河海大学水利水电学院;上海大学上海市应用数学和力学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TV675
【相关文献】
1.泵站虹吸式出水管设计参数对水力特性影响的研究 [J], 谭淋露;宋猛猛;卢江海;姚玲霞
2.大型城市取水泵站虹吸式出水管水力特性研究 [J], 冯建刚
3.城市排污泵站虹吸式出水管水力瞬变过程现场试验分析 [J], 于永海;徐辉;陈毓陵;
何逢标;冯建刚
4.泵站调节池水力优化的数值模拟 [J], 朱晓明;叶源新;王晓升;张睿
5.泵站虹吸式出水管虹吸形成过程气液两相流数值模拟 [J], 王晓升;冯建刚;陈红勋;卜立峰;谭琳露
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基于CFD的轴流式血泵内流动特性分析的开题报告一、研究背景随着现代医学技术的不断发展，人工心脏泵技术在临床上的应用越来越广泛，其中轴流式血泵以其体积小、重量轻、流量大、使用寿命长等优点，逐渐成为主流。
然而，如果在设计和优化这些设备的过程中不进行详细的数值模拟和分析，可能会导致生理学和机械学之间的不相适应，进而影响设备的性能和安全，从而影响患者的生命安全。
二、研究内容本研究旨在利用计算流体力学（CFD）方法对轴流式血泵的内部流动特性进行分析，探究因不同工况条件下的流量、转速、叶片角度等参数对内部流场的影响，并进一步研究如何通过调整设备的设计参数来优化设备的性能。
具体研究内容包括以下几个方面：1.利用CAD软件建立轴流式血泵的三维模型，并进行网格划分；2.基于三维雷诺平均Navier-Stokes方程和k-ε湍流模型，利用CFD 软件对血泵的内部流动进行数值模拟和分析；3.探究因不同工况条件下的流量、转速、叶片角度等参数对内部流场的影响，研究如何通过调整这些参数来优化血泵的性能；4.利用结果对比方法验证所得结果的可靠性和准确性；5.总结研究成果，撰写论文。
三、预期成果预期成果包括以下几个方面：1.建立轴流式血泵的数值模型，模拟分析不同工况条件下的内部流动特性；2.研究不同参数对内部流场的影响，探究如何优化血泵的性能；3.得出可靠、准确的数据和预测结果，为相关的设计和制造提供理论指导和参考；4.总结研究成果，撰写高质量的论文。
四、研究方法本研究主要采用计算流体力学（CFD）方法对轴流式血泵的内部流动特性进行数值模拟和分析。
具体方法如下：1.建立血泵的三维模型，并进行网格划分；2.根据血泵内部流场的物理方程建立数值模型；3.选择适当的边界条件和数值求解算法，并使用CFD软件对血泵的内部流动进行计算；4.通过分析计算结果，得出性能指标的变化趋势和影响因素；5.利用结果对比方法验证所得结果的可靠性和准确性。
大中型水利工程立式轴流泵装置性能运用研究发表时间：2020-01-15T15:28:22.073Z 来源：《科学与技术》2019年17期作者：夏新洋蔡振宇[导读] 立式轴流泵装置具有流量大、投资少、效率高，操作简单等优点摘要：立式轴流泵装置具有流量大、投资少、效率高，操作简单等优点，因此，在大中型水利工程中得到了广泛的应用，本文就立式轴流泵装置的选型性能进行分析，让立式轴流泵装置的运行效率得到提升，让其在大中型水利工程中将作用充分的发挥出来。
关键词：大中型水利工程；立式轴流泵装置；应用前言：立式轴流泵装置分为固定叶片和可调叶片两种类型，立式轴流泵装置具有运行稳定、操作简单以及便于安装和维修等优点，并且满足低扬程、流量大、可长时间运行等性能需求，但在低扬程工程下，由于水力效率无法得到保障，因此，还需对立式轴流泵装置进行运行装置试验，让其在低扬程工程下能够安全高效的运行。
一、立式轴流泵装置立式轴流泵由泵体、叶轮、导叶装置和进出口管等组成，泵体呈椭圆形，叶轮在泵轴上固定，泵轴有泵体内的两个轴承支撑，叶轮一般有2-6片弯曲叶片组成，叶轮的形状和风扇的形状差不多，叶片又可分为半调节式叶片和全调节式叶片，其中半调节式叶片是课拆装的，全调节式叶片是通过整套的随动机构来调节叶片的角度。
导叶装置一般有6～1个导叶片，它的作用是对流道产生压力，让泵的效率得到提高。
立式轴流泵的进口管是喇叭形的，出口管是60°或者90°的弯道，它的作用是改变流道水流的方向。
二、大中型水利工程常用的水泵装置选型（一）大中型水利工程中泵的选型泵的选择依据可以根据排水要求从液体输送量、液体性能、装置扬程、管理布置以及操作条件进行选择。
对于输送易燃易爆的泵，要采用无泄露泵；对于输送腐蚀性强的泵，内部流件要选择防腐蚀性强的材料泵；对于输送固体颗粒的泵，内部流件必须要防耐磨的泵。
此外，有计量需求时，可以采用计量泵；流量小且没有适合流量小的离心泵时，可以利用往复泵；扬程低。
