轴流泵装置模型断电飞逸过程三维湍流数值模拟

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基于 VOF 模型的轴流泵机组起动过程数值模拟

基于 VOF 模型的轴流泵机组起动过程数值模拟周大庆;刘跃飞【期刊名称】《排灌机械工程学报》【年(卷),期】2016(034)004【摘要】为探索轴流泵机组起动过程中外特性参数和机组流道内流态的瞬变特性，建立了包括肘型进水流道、转轮、导叶、虹吸式出水流道与出水池等部件的轴流泵机组三维几何模型，采用VOF 气液两相流模型与 Realizable k －ε湍流模型相结合的方法，对预开启真空破坏阀及真空破坏阀保持关闭这2种起动方式下的轴流泵机组起动过程进行了三维数值模拟。

数值模拟结果显示，水流翻越驼峰之后，出水流道内的空气不断被卷入水中并由下降段流道内的水流旋涡携带排出，出水流道内空气囊体积逐渐减小，从而最终形成虹吸；初始空气囊大小是影响起动过程中排气时间长短的关键因素之一，初始空气囊体积越大，排出气囊所需时间越长，而采用真空破坏阀保持关闭的起动方式会产生较大的初始空气囊，因而起动时间较长；与真空破坏阀保持关闭的起动方法相比，采用预开启真空破坏阀的方法使最大起动扬程下降了30％，起动时间缩短了64％。

【总页数】6页(P307-312)【作者】周大庆;刘跃飞【作者单位】河海大学能源与电气学院，江苏南京 211100;河海大学能源与电气学院，江苏南京 211100【正文语种】中文【中图分类】S277.9;TV136【相关文献】1.快速闸门断流的轴流泵起动过程三维数值模拟 [J], 刘跃飞;周大庆;郑源;张海胜;徐建叶2.电磁调速水泵机组起动过程的数值模拟 [J], 于永海;徐辉3.基于VOF-DEM流-固耦合模型的滑坡涌浪过程的数值模拟研究 [J], 董润泽4.基于VOF方法和DFBI模型的溃坝水流数值模拟 [J], 马云飞;李涛;熊进标5.基于CG VOF-DEM和CG Mixture-DEM模型的水力旋流器多相流数值模拟[J], 袁吉;王林军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

大型泵站流道设计论文三维湍流数值模拟应用论文

大型泵站流道设计论文三维湍流数值模拟应用论文【摘要】大型的竖井贯流泵站进、出水流道设计始终是一工程难题，其合理的断面不断可以减少水力损失，还可以使流道内的水流流线平顺，无明显回流、漩涡，流态良好。

一、概述某大型泵站为单向排涝泵站，泵站总设计流量为120m3/s，拟装设2800ZGB24-2.5（叶轮直径D=2800mm，额定转速128.6r/min）竖井贯流泵5台，单泵设计流量为24 m3/s。

该泵站特征水位和扬程如：二、进水流道设计要求由于该泵站设计流量特别大，运行水位较低，扬程小，根据国内特低扬程大型泵站布置实例，目前采用比较多的形式为轴伸贯流式、灯泡贯流式和竖井贯流式，特低扬程大型泵站流量大、装置扬程低，进、出水流道损失对装置效率影响很大，其中卧式贯流泵装置水流无立向转弯、异形收缩扩散，理论上水力性能好，较适用于特低扬程泵站。

其中竖井贯流泵站因竖井为开敞式，通风、防潮条件良好，运行和维护方便，机组结构相对简单，装置效率较高等特点，近年来正逐步在国内特低扬程的大型泵站中得到应用，因此湛江市鉴江供水枢纽工程大岸泵站采用竖井贯流泵，竖井贯流泵由竖井进水流道、水泵段和出水流道组成，进水流道包括进口段、竖井段和水泵入口段组成（如图所示），对进水流道基本要求是流道断面流速分布均匀、速度环量为零，流道内无回流及有害漩涡，避免产生震动、噪音等。

进水流道设计是否合理直接影响水泵装置的安全和经济。

因而竖井贯流泵站的设计对进、出水流道的设计要求较高，但目前已建成国内同类型的泵站较少，现有可参照的设计成果少，设计可进行流道数值模拟设计或装置模型试验。

其中三维湍流数值模拟能合理确定流道控制尺寸和型线特征，避免不良流态产生。

三、进水流道三维湍流数值模拟三维湍流数值模拟的计算物理模型建构包括：竖井进水流道的进口段、竖井段和水泵入口段。

在模型构建前需合理给定进、出口边界条件，然后利用Pro/E构建三维物理模型，再将三维模型导入ICEM 中进行网格剖分，再利用流体动力学通用计算软件Fluent6.2.2对不同的工况进行三维湍流数值模拟，根据模拟结果分析流态和水力损失。

基于桨叶调节的轴流转桨式水轮机模型飞逸数值模拟

基于桨叶调节的轴流转桨式水轮机模型飞逸数值模拟周大庆;郭优;姜德政【期刊名称】《水利水电科技进展》【年(卷),期】2016(036)004【摘要】为了研究不同桨叶启闭规律对轴流转桨式水轮机飞逸过程的影响，采用三维非定常数值方法模拟了5种桨叶控制方式下的轴流转桨式水轮机模型飞逸过程，对比分析了转速、流量、力矩和压力脉动等参数随时间变化特性及桨叶表面压力分布和尾水管内流场演变规律。

结果表明：以桨叶静止工况下的最大逸速为基准，在±10°内启闭桨叶对最大逸速影响范围为-6.6%~5.0%；在飞逸过程中打开桨叶会加剧外特性参数波动，尾水管中心部最大负压值可达初值的2.86倍，产生的偏心螺旋涡带诱发强烈低频脉动，不利于机组稳定；关闭桨叶可降低水流流速，减小压力脉动及改善尾水管流态，但需探究合理关闭方式以避免过大的转速最大上升值。

【总页数】7页(P13-19)【作者】周大庆;郭优;姜德政【作者单位】河海大学能源与电气学院，江苏南京 211100;河海大学能源与电气学院，江苏南京 211100;中国长江电力股份有限公司，湖北宜昌 443002【正文语种】中文【中图分类】TK733+.5;TV741【相关文献】1.轴流式水轮机模型飞逸过程三维湍流数值模拟 [J], 周大庆;吴玉林;刘树红2.大型轴流转桨式水轮机桨叶操作机构有限元联合分析 [J], 任尚洁;刘思靓3.轴流转桨式水轮机桨叶开度测量技术研究及应用 [J], 林家洋4.轴流泵装置模型断电飞逸过程三维湍流数值模拟 [J], 周大庆;钟淋涓;郑源;茅媛婷5.桨叶穿孔对轴流转桨式水轮机性能的影响 [J], 万超;桂林因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

立式轴流泵装置飞逸过渡过程数值模拟

第51卷第1期2020年1月人民长江Yangtze Ｒiver Vol．51，No．1Jan．，2020收稿日期：2019－05－29基金项目：江苏省水利厅科技项目“淮安一站新型叶轮开发与研究”（2017026）作者简介：戴景，男，博士研究生，研究方向为泵站优化设计。

E －mail ：dailaoban1992@sina．com通讯作者：戴启璠，男，研究员级高级工程师，硕士，研究方向为泵站管理。

E －mail ：daiqifan@163．com文章编号：1001－4179（2020）01－0225－05立式轴流泵装置飞逸过渡过程数值模拟戴景1，戴启璠2，郑源3，陈超4，王宏图2，周玥涛2，许锋2（1．河海大学水利水电学院，江苏南京210098；2．江苏省灌溉总渠管理处，江苏淮安223200；3．河海大学创新研究院，江苏南京210098；4．国家水泵及系统工程技术研究中心，江苏镇江212000）摘要：为了研究立式轴流泵装置飞逸过渡过程的水动力特性，以引江济淮工程派河口泵站为研究对象，采用Fluent 16．0与UDF 二次开发程序相结合的数值模拟方法，对立式轴流泵装置的飞逸过渡过程进行了全流场数值计算，获得了机组在飞逸过渡过程中的转速、流量、扭矩、轴向力等外特性参数的变化以及肘形流道内流线的演化特性。

研究结果表明：平均扬程下，泵装置飞逸转速约为218．99r /min ，与模型试验换算至原型的值215．33r /min 之间的相对误差为1．69%；飞逸过渡过程中水泵叶轮最大轴向力为225．93kN ，轴向力方向与重力方向相反，小于水泵叶轮自重342．12kN ，整个飞逸过渡过程中水泵机组不会发生“抬机”事故，飞逸过渡过程中肘形流道内出现了高度螺旋状的涡带。

研究成果可为今后立式轴流泵装置的设计提供参考与借鉴。

关键词：飞逸转速；过渡过程；水力性能；数值模拟；立式轴流泵；派河口泵站；引江济淮中图法分类号：TV734文献标志码：ADOI ：10．16232/j．cnki．1001－4179．2020．01．0351研究背景飞逸转速对于水轮机而言，是一项重要的技术参数，对于泵而言同样存在飞逸转速的问题，而且对于大型泵站机组而言，确定飞逸转速对后续的设计十分必要。

快速闸门断流的轴流泵起动过程三维数值模拟

快速闸门断流的轴流泵起动过程三维数值模拟刘跃飞;周大庆;郑源;张海胜;徐建叶【期刊名称】《南水北调与水利科技》【年(卷),期】2017(015)001【摘要】针对轴流泵机组起动过程的研究是泵站安全稳定运行研究的重要环节.为了准确捕捉轴流泵机组在起动过渡过程中的动态特性,建立轴流泵机组的全流道三维模型,采用三维CFD计算软件Fluent,利用基于有限体积法的动网格技术,配合VOF多相流模型对快速闸门断流的轴流泵机组起动过程进行了三维瞬态数值模拟,获得了轴流泵机组起动过渡过程中的流态变化及外特性参数的变化规律.闸门开启时间为60 s时,机组起动扬程在12 s时达到最大值2.76m,为运行扬程的1.28倍.减小快速闸门开启时间能够降低机组最大起动扬程,但同时会加剧回流及闸门处的水流撞击.计算结果表明:动网格技术结合VOF多相流模型可以较好的应用于快速闸门断流的轴流泵机组起动过渡过程数值模拟中,其结果可为泵站水力设计及轴流泵机组的过渡过程研究提供参考.【总页数】6页(P167-172)【作者】刘跃飞;周大庆;郑源;张海胜;徐建叶【作者单位】河海大学水利水电学院,南京210098;河海大学能源与电气学院,南京211100;河海大学能源与电气学院,南京211100;盐城市通榆河枢纽工程管理处,江苏盐城224511;盐城市通榆河枢纽工程管理处,江苏盐城224511【正文语种】中文【中图分类】TV136.2【相关文献】1.基于CFD的轴流泵三维湍流数值模拟 [J], 冯俊;郑源2.轴流泵内部三维湍流场的数值模拟 [J], 金汉林;刘小兵;欧顺冰3.轴流泵装置三维非定常湍流流场的数值模拟 [J], 冯卫民;宋立;左磊;袁波4.轴流泵装置模型断电飞逸过程三维湍流数值模拟 [J], 周大庆;钟淋涓;郑源;茅媛婷5.基于 VOF 模型的轴流泵机组起动过程数值模拟 [J], 周大庆;刘跃飞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

轴流泵流场数值模拟及优化设计研究

轴流泵流场数值模拟及优化设计研究轴流泵是一种常见的离心泵，广泛应用于工业、农业、民用等领域。

随着科技的不断进步，流场数值模拟技术得到了广泛的应用，可以在设计阶段就对轴流泵进行流场数值模拟，优化设计，提高轴流泵的效率和可靠性。

流场数值模拟的基本原理是通过数学模型和计算机模拟，模拟流体在轴流泵内部的流动情况。

在进行流场数值模拟前，需要先建立包括轴流泵体积、叶轮和流道等元素的三维模型。

然后，需要选择合适数学模型以描述流体在轴流泵内的流动。

当然，还需要进行网格划分，将轴流泵内部划分成无数的小单元，从而实现流体在空间内的无限分割。

最后，利用计算机求解数学模型，得到轴流泵内部的流场分布情况，实现优化设计。

目前，轴流泵的流场数值模拟主要采用的计算方法是有限元方法和有限体积法。

有限元方法强调的是通过离散化来建立轴流泵内部流场的数学模型，这种方法非常适合处理复杂的泵型结构，对计算的精度和计算时间都有一定的保证。

而有限体积法则是将轴流泵体积划分为小的控制体积，将运动物体体积积分过程转化为控制体积上的通量积分，从而将运动物体的微积分方程转化为普通方程，大大简化了问题，同时提高了计算效率。

在进行轴流泵的流场数值模拟时，需要特别注意以下几点：一、对轴流泵的每个元素进行较为准确的建模，包括叶轮、流道和各种管路;二、对流体在轴流泵内的流动进行模拟，包括速度、压力、湍流、稳态和非稳态等因素;三、进行合理的边界条件设定，如出口压力、进口流量等等。

通过流场数值模拟，可以对轴流泵的设计进行优化。

在模拟中，可以调整不同的设计参数，如叶片数目、叶片厚度、叶片攻角、流道倾斜度和进出口口径等，来找到最合适的设计方案。

此外，模拟的结果还可以为轴流泵的实际生产提供指导，如可以检测流量、速度和压力等参数是否达到预期要求，在实际生产过程中对轴流泵进行调整。

为了更好地使用流场数值模拟技术，需要加强计算机模拟软件的开发和改进，提高计算机软件和硬件的性能，同时也需要加强对流场数值模拟理论的深入研究，以获得更好的计算效果和优化设计结果。

轴流泵内部三维湍流场的数值模拟

第３２卷第２期
Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．２
西华大学学报（自然科学版）
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ・ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ
２０１３年３月
ｓｉｇｎΒιβλιοθήκη Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｘｉａａｌｌｆｏｗｐｕｍｐ；ｉｎｔｅｎａｒｌｌｆｏｗｉｅｆｌｄ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
轴流泵在农田灌溉、城市供水、石油化工循环等方面有着广泛的应用Ｊ，因此也越来越重视轴流泵的研究。过去，内流场测试是研究泵内场的有效手段，随着测试技术的发展，已从孤立的点测试发展到应用ＰＩＶ技术进行面测试；但由于泵过流部件结构的复杂性和旋转流场的影响，给其内流场测试的部位和区域带来很大的限制，因此要详尽地对
Ｍａｒ．２０１３
・
能源与环境・
轴流泵内部三维湍流场的数值模拟
金汉林，刘小兵，欧顺冰
（西华大学能源与环境学院，四川成都６１００３９）
摘
要：基于流体动力学计算分析的ＦＬＵＥＮＴ软件，采用ＲＮＧｋ —ｓ湍流模型和ＳＩＭＰＬＥＣ算法，对轴流泵内部
ｄｏｉ：ｌ０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—１５９Ｘ．２０１３．０２．０１０

潜水轴流泵全流道三维湍流数值模拟

连接的隐式修正ＳＭＰＥ算法，潜水轴流泵全流道进行了ＣＤ分析．出了流道内各速度矢ＩＬＣ对Ｆ得量、压力分布规律，并提出相应的改进建议．
关键词：潜水轴流泵；一紊流模型；Ｆ数值模拟是￡ＣＤ；
ＺＨＡＮＧｅＷｉ，ＹＡＮＧｕ — ｕ，ＭＡｅＪｎｈＬｉ
（．ｌｅｅｏＦｌｉｗｅｎｎｒｌａｚｏｉｅｓｔｃｅｃｎｃｎｌｇ１ＣｏｌｇｆｕｄＰｏｒａｄＣｏｔｏ，ＬｎｈｕＵｎｖｒｉｏＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ，Ｌｎｈｕ７０５，Ｃｈｎ；ｙｆａｚｏ３００ｉａ
维普资讯
第１９卷第１期２００７年３月
甘肃科学学报
ＪＵＤｌｏＤＵＳｆｎｅＯＦａｆＧａＳｃｅｃｓ
Ｖｏ．９Ｉ１
Ｎｏ．１
Ｍａ．２０ｒ０７
潜水轴流泵全流道三维湍流数值模拟
２ＦｅｔｌｚｒＰｌｎ．ｒｉｉｅａｔ，ＰｅｒｅｍｔｏｕＣｈｉａＬａｎｏｕＰｅｒｃｅｉａｍｐａｙ，Ｌａｎｏ００ｎｚｈｔｏｈｍｃｌＣｏｎｚｈｕ７３６０，Ｃｈｎｉａ）
ＡｂｔａｔＩｒｅｏｉｒｅｔｅｐｅｆｒｎｅｏｕｓｒｃ：ｎｏｄｒｔｍｐｏｖｈｒｏｍａｃｆｓｂｍｅｓｂｌｉｌｆｏｗｍｐａｓｅｈｕｌｆｉｓｒｉｅａｘａｌｐｕｎｄｍａｔｒｔｅｒｅｏｔｉｓｄｌ，ｂｙｍｅｎｆｔｔｎｄｒｎｉｅｆｏｗａｓｏｈｅｓａａｄｋ— ｅｔｒｕｂｕｌｎｃｅｅｍｏｄｌｎｄＳＩＰＬＥＣｌｏｒｔｍ．ｆＣＤＦａａｙｉｓｅＭａａｇｉｈｌｎｌｓｓｗａｍａｅｏｈｕｌｆｏｐｓａｅｉｈｓｔｐｅｏｄｆｔｅｆｌｌｗａｓｇｎｔｉｙｆｐｕｍｐ．Ｔｈｅｔｒｆｖｌｃｔｎｄｔｅｒｌｆｄｓｒｂｕｉｎｏｅｖｃｏｓｏｅｏｉｙａｈｕｅｏｉｔｉｔｏｆｐｅｓｒｓｎｕｆｃｓｂａｅｎｄｕｄｂａｅｒｓｕｅｏｓｒａｅｏｆｌｄａｇｉｅｌｄｗｅｅｏｎｄ．Ｓｕｅｔｏｓｒｆｕｇｇｓｉｎｗｅｅｒｍａｅｏｍｅｉｒｔｉｓｄｔａｌｏａｅｔｐｒｏｍａｅ．ｅｆｒｎｃｓＫｅｒｓｙｗｏｄｓ：ｕｂｍｅｓｂｌｘａｌｗｍｐ；ｋ－ｕｒｌｎｅｍｏｄｌｒｉｅａｉｌｆｏｐｕ￣ｔｂｕｅｃｅ；ＣＦＤ；ｎｕｍｅｉａｉｒｃｌｓｍｕｌｔｏｎａｉ

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轴流泵装置模型断电飞逸过程三维湍流数值模拟
周大庆，淋涓，源，茅媛婷钟郑
（河海大学可再生能源发电技术教育部工程研究中心，江苏南京２０９）ｔ０８
摘要：针对轴流泵装置模型断电飞逸过程特点，应叶轮区所采用的冻结叶轮的变速旋转坐标对系方法与基于任意拉格朗日一欧拉方法（Ｌ的变速滑移网格法，建基于三维非定常ＲＮＡＥ）构ＡＳ
Ａｂｓｒｃｔａｔ：Ａｈｅ－ｉｎｉｎｌｕｔａｙＣＦｓｍｕａｉｎｍｅｈｄｗａｓａｌｓｄｂａｅｎｔｅｔｒｅｄｍｅｓｏａｎｓｅｄＤｉｌｔｔｏｓｅｔｂｉｈｅｓｄｏｈＲＡＮＳｏ
Ｎｕｅｉａｉｕａｉｎｏｒｎｓｅｔｆｏｉｘａ－ｏｐｍｐｕｉｏｅｍｒｃｌｓｍｌｔｏｆｔａｉｎｗｎａｉｌｆｗｕｌｌｎｔｍｄｌ
．
ｄｒｎｕａｙｃｕｅｒｍｗｅａｌｅｕｉｇｒｎｗａａｓｄｆｏｐｏｒｆｉｕｒ
ｍｅｈｄ；ｔｅｏａｔｍｓａｐｏｉｔｄｗｉｒｔｏｄｒｂａｋｒｉｅｅｃｍｐｉｉｓｈｍｅ，ａｔｏｈｅｔｍｐｒｌｉｅｉｐｒｘｍａｅｔａｆｓ－ｒｅｃｗａｄｄｆｒｎｅｉｌｃｔｃｅｈｉｆ
方程与ＳａａｔＡｌａａ湍流模型的数值模拟方法，用有限体积法对控制方程组进行离散，ｐｌ — ｌｒｓｒｍ采时间项采用一阶向后差分隐式格式，方程组中扩散项采用二阶中心差分格式，流项采用二阶迎对风格式，用ＳＭＰＥ应ＩＬＣ方法进行速度压力耦合求解，用初始工况的定常计算结果作为非定常采计算的初始流场．经过轴流泵装置模型断电飞逸过程的数值模拟，获得了机组到达最大转速时所需时间为２．５ｓ以及两种数值方法所得最大飞逸转速分别为１６０１９９ｒｍｉ，０３，１，８／ｎ装置模型稳态飞逸试验转速ｌ７０ｒｍｉ，于两者之间，２／ｎ介同时揭示了机组转速、量、矩与测点压力等流转参数随时间变化规律与装置模型流道子午截面流速场、叶轮叶片压力场的瞬变过程，而为机从
ｅａｉｎｓａｄＳｌ￣ — ｑｕｔｏｎｐａａ —Ａｌｍａａｕｂｅｃｄｌｂｖｒｉｏａｉｇｓｅｄｏｅｅｅｃｒｍｅａｄｌｒｓｔｒｕｌｎｅｍｏｅｙａｙｎｇｒｔｔｎｐｅｆｒｆｒｎｅｆａｎｓｉｎｓｅｈｑｓｏｓｍｕａｅｔｅｒｎｉｎｆｗｎａａｉｌｐｍｐｎｔｌｄｉｇｍｅｈｔｃｎｉｕｅｔｉｌｔｈｔａｓｅｔｌｏｉｎｘａｕｕｉｍｏｅｎｔｅｒｎｗａｄｌｉｈｕａｙｃｕｅｒｍｗｅａｌｒ．Ｔｈｏｅｉｇｅｕｔｏｓｏｕｄｆｏａｅｄｓｒｔｚｄｗｉｈｎｔｏｕａｓｄｆｏｐｏｒｆｉｅｕｅｇｖｒｎｑａｉｎｆｆｉｗｒｉｃｅｉｅｔｔｅｆｉｅｖｌｍｅｎｌｌｈｉ
ＺｏａｉｇＺｏｇＬ￣ｕｎＺｅｇＹａ，ｏＹａｔｇｈｕＤｑｎ，ｈｎｉａ，ｈｎｕｎＭａｕｎｉｎ
（ｅｅｒｅｔｒｅｅａｌＥｅｙＧｎｒｔｎＥｇｅｒｇＭｉｉｒｆｄｃｔｎｏａＵｉｒｉ，ＮｉｇＪｎｓ１０８ＣｉａＲｓｃＣｎｒｔｎｗｂｅｎｒｅｅａｏｎｉｅｉ，ｎｓｙｏｕａｏ，Ｈｈｉｎｖｓｙｎ，ｉｇｕ２０９，ｈｎ）ａｈｅｂＲｇｉｎｎｔＥｉｅｔａ
一排灌机械工程学报
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组结构优化设计和运行管理提供科学的参考依据．关键词：流泵；轴装置模型；变速旋转坐标系；飞逸过程；变速滑移网格中图分类号：２７９；Ｖ１１４文献标志码：￥７．Ｔ３．Ａ文章编号：６４— ５０２１）４— ４１— ６１７８３（０２００００