广一泵丨流道叶轮中心高度对水力性能的影响

流道叶轮中心高度Hw，即水泵叶轮中心线至流道底扳的高度，如图1所示，其值包括三部分，即Hw=h'+h0+h1，其中h'为叶轮中心线至水泵座环法兰面的高度；h0为喇叭管的高度；为喇叭管进口至底板的高度。从公式可以看出，水栗叶轮中心高度的影响因素有两个，对于一定的机组V是一定的（参考一系列的工程实例，本文取0.2D0)，那么影响叶轮中心高度就是喇叭管高度以及喇叭管悬空高两个参数。本文分别从这两个方面来分析钟形进水流道叶轮中心线高度对流道流态的影响。
广一泵依据《泵站技术规范》设计分册附录说明中推荐的钟形进水流道叶轮中心线高度控制尺寸范围=(1.1〜1.4)D0，本文对Hw进行水力优化设计的范围定为=(1.1〜1.5)D0，D0为水泵叶轮直径。
一、改变喇叭管高度怂
根据相关文献推荐范围，保持喇叭管悬空高一定，设为0.5D0，改变喇叭管高度从而改变叶轮中心高度。有关计算方案如表1所示。
广一水泵根据三维进水流场数值模拟计算得到各方案水力性能结果汇总于表2，钟形进水流道目标函数及流道水力损失与叶轮中心高度好Hw的关系曲线如图1所示。
计算结果表明：用改变喇叭管高度的方式来改变叶轮中心高度对流道出口断面的流速分布均匀度、速度加权平均角影响均比较大。流速分布均匀度随着叶轮中心高度的增大并非一直增大而是呈现先增大后减小的趋势，而流道速度加权平均角和水力损失均随着叶轮中心高度增加而增加。
二、改变喇叭管悬空高
广一泵业根据《泵站技术规范》设计分册附录说明中推荐范围，设定喇叭管高度为0.6D0，改变喇叭管悬空高的尺寸从而改变叶轮中心高度。相关计算方案如表3所示。
根据三维进水流场数值模拟计算得到各方案水力性能结果汇总于表4，钟形进水流道目标函数及流道水力损失与叶轮中心高度的关系曲线如图2所示。
计算结果表明：用改变喇叭管悬空高的方式来改变叶轮中心高度对速度加权平均角影响较小。流速分布均匀度随着叶轮中心高度的增大呈现先急剧增大后变缓的趋势，而流道水头损失则随着广一泵叶轮中心高度增加而减小。
综合比较上述两种方案，在钟形进水流道吸水室中，水流在转向过程中受到离心力的影响，流道内侧流速大，外侧流速小，水流需要一定的空间进行调整才能在叶轮进口处顺直、均匀的分布。流道叶轮中心高度的增大意味着流场可调整的空间就越大，流态的调整效果就越好。但是从上面的两种计算结果来看，通过设定喇叭管悬空高改变喇叭管高度来改变叶轮中心高度对流道内的流态改善效果并不好，相对而言设定喇叭管高度改变喇叭管悬空高这种方式更能有效的改善喇叭管内的流态。但是相对于其他形式的流道，钟形进水流道的主要优点就是流道高度较小，所以叶轮中心髙度也不宜过大，随着的加大，泵站整体开挖深度越大，所需的土建投资就越大，所以在泵站的设计过程中的选值对整个泵站设计有着很大的影响。综合上述各因素考虑，广一水泵厂认为在定喇叭管高度h0=0.6D0的情况下，hW的取值范围为(1.2〜1.4)D0比较合适，此时喇叭管悬空高h1=(0.4~0.6)D0。
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