水泵转轮内流场激光测量研究项目摘要

采用美国TSI公司生产的最新三维粒子成像速度场仪（PIV）对轴流式水泵转轮内的流场进行激光测量：研究水泵转轮的水动力特性。通过测量出转轮内及其进、出口的流速场，结合转轮内流动的仿真计算，分析探求最佳的水泵转轮参数；改进和完善已有的水泵能量特性和改善汽蚀特性产生重大的经济效益和社会效益。...

转轮直径6900mm，转轮室重40t，转轮室的上游侧通过法兰与外配水环连接形成悬臂结构，转轮室的下游侧为伸缩节。转轮室由收缩段、球面段、过度段、扩散段组成，且各段板厚不一致。水轮机导水机构外配水环轴向长为1.955m，转轮室轴向长为4.255 m。

为便于水轮机检修，转轮室按上、下两瓣设计。水轮机转轮检修时，将转轮室上半部分吊出，下半部分降低约500mm后形成检修平台。在转轮室外圈的收缩段、球面段、过度段、扩散段的中间位置分别设置3道环向筋板。轴向按8等分布置筋板，形成笼状结构以提高转轮室强度。将该环向加强筋板后移至焊缝处，并改过度段与扩散段为法兰(简称转轮室分段法兰) 连接。待转轮室组装完成后，对转轮室分段法兰的内接合缝采用了封水焊道的焊接工艺，该工艺在确保转轮室分段法兰的密封性能的同时具有一定柔性特点。

通过一、二、三维流场数值模拟分析研究，更加深刻地掌握水泵及泵站内部流动规律。电算程序的编制及计算可以快速算出内部流场的流速和压力分布，从而可以判断内部流场是否有旋涡和负压区，水泵是否产生汽蚀，机组是否振动。通过三维逆解法研究，将三维流动数值模拟和优化设计结合起来。大大减少了规划设计的盲目性，从而减少了模型试验的次数和试验经费，加快了规划设计进度，并且可以设计出效率更高，工程投资更省，抗汽蚀性能更好使用寿命更长的水泵及泵站。本成果将推动三维流动数值模拟的研究和应用，本项成果可用于流体机械有关的高等院校、科研设计、设备制造、运行管理等各行各业，在学术上、社会效益和经济效益等方面具有非常重要的意义。 2100433B