多级离心泵内流计算方程探究
多级离心泵叶轮内计算所采用的方程是以N-S方程及简化形式为主的方程组。由于直接计算求解N-S方程目前存在困难,所以在数值计算方面一般解简化N-S方程。多级离心泵叶轮内流计算所采用的控制方程主要有以下几种:
1、无黏欧拉方程 假设流体无黏性,对于大雷诺数、流动无分离,无射流及漩涡等间断面的问题有效,在叶轮计算中可简化为Laplace方程。这种方法在20世纪70年代和80年代使用较多,现在主要用于流场的校核。
2、抛物化N-S方程 忽略主流方向黏性导数项的定常N-S方程。它可以考虑横向及垂直方向压力梯度,能自动模拟边界层内的黏性流动与无黏性的干扰。
对于低比转速用该方法可得到满意的结果。Kirtley等采用该方法计算了内流流道的问题,并且与试验和其他算法比较,证明了核方法具有较高的效率和准确性。 。
3、边界层近似方程 对于高雷诺数流动,由于在物体壁面附近存在着一层很薄的边界层,而在边界层外黏性作用小得多,可作无黏流动处理,这样可用边界层近似来考虑黏性作用。边界层方程在求解叶轮内流时一般要求与其他方程联合求解。
4、雷诺时均方程 时均的Reynolds N-S方程,对于叶轮内流模拟,该方程需要用湍流模型来封闭才能求解。由于多级离心泵叶轮内的流动是三维湍流流动,而且受叶轮旋转和表面曲率的影响,考虑湍流运动的叶轮内流计算方法发展很快。
由于目前尚无普遍适用的湍流模型,在内流计算中所采用的湍流模型主要由零方程模型、一方程模型和双方程模型,而以双方程模型用的最多。 其他如大涡模拟和直接模拟以及非线性模型还未能推广,用于叶轮内流计算尚欠可靠性(尽管已有人把该模型用于水轮机计算、,而且计算花费也大。
延伸阅读:污水泵的出水管和吸水管的注意要点
1、污水泵的出水管 污水泵出水管的流速一般不小于1.5m/s,当两台或两台以上水泵合用一条出水管而仅一台水泵工作时,其流速也不得小于0.7m/s,以避免在管内沉积。泵的出水管接入出水干管(连接管)时,不得自干管底部接入,以免水泵停止运行时,在该泵的出水管内形成淤积。 当两台及两台以上水泵合用一条出水管时,每台水泵的出水管应装有阀门,并且在阀门与水泵之间设止回阀;如果水泵采用单独的出水管,且为自由出流时,一般可不设止回阀,所有阀门尽量装在水平段,以免污物沉淀在阀盘上。
污水泵站内管道的敷设一般采用明装。吸水管常设置于地面上,出水管由于泵房较深,多采用架空安装,通常沿墙架设在托架上。
管道的布置不得妨碍泵站内的交通和检修工作,不允许把管道装设在电气设备上空,不得妨碍站内交通、设备吊装和检修,通行处的地污水泵的吸水管和出水管注意要点污水泵的吸水管和出水管注意要点面距管底不宜小于2.0m,管道应稳固。为了便于安装、拆卸,泵站内的管道一般采用法兰接口。管道和阀门应采取相应的防腐措施。
2、污水泵的吸水管 每台污水泵都应设置单独的吸水管路,并力求最短,以改善水利条件,减小水头损失,可减少杂质堵塞管道的可能性。
吸水管的设计流速一般采用1.0~1.5m/s,最低不得低于0.7m/s,以免管内产生沉淀。当吸水管很短时,流速可提高到2.0~2.5m/s。
为便于吸水管中储积空气的排除,吸水管的水平部分应顺着水流方向稍微抬高,管坡可采用0.005。吸水管与水泵连接处需要渐缩时,应采用偏心大小头。
吸水管入口处应装有喇叭口,其直径为吸水管直径的1.3~1.5倍。
喇叭口安装在集水池的积水坑内。 自灌式布置的水泵,其吸水管上应安装阀门,以便检修。如果泵是非自灌式工作的,应利用真空泵或水射器引水起动,而不允许在吸水管上设置底阀,因底阀在污水中容易堵塞,影响泵的起动,并且增加水头损失和电耗。
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1、由于消防水系统的压力要满足最不利点和充实水柱及喷头工作压力的要求,因此消防水系统的工作压力远远大于生活给水系统的压力,消防水泵的扬程也比生活水泵的高。
消防水系统平时处于备用状态,管网内的介质几乎是静止的。
当火灾发生时则紧急启动消防泵,迅速在高扬程状态下向管网注入介质,这种注入的流量和扬程就形成一种冲击波。一旦此冲击波达到“防爆波阀门”的动作要求,就会导致“防爆波阀门”关闭无法向系统供水。由于高层建筑越建越高,消防水系统的工作压力以及消防泵的扬程也愈选愈高,防空地下室又处于地下部分,管网正是承受压力最高的部位,所承受的冲击波也最大,“防爆波阀门”关闭的几率也就最大。 。
2、消防泵启动后,如因故障停泵切换,这种迅速的启停就会形成冲击波。
而管网内的压力突然下降会出现水锤,形成反向冲击波。此时冲击波就容易达到“防爆波阀门”的动作压力,导致“防爆波阀门”关闭。如未能及时复位,重新启动消防泵无法向管网内注入介质。
另外管网检修后通过消防泵或高位水箱向管网内注入介质,此时高流速的介质迅速冲向“防爆波阀门”,也会导致“防爆波阀门”关闭。 。
3、在干式喷水灭火系统、水喷雾灭火系统、预作用灭火系统、水幕系统、雨淋系统和泡沫系统中,“防爆波阀门”的安装位置如果位于雨淋阀或预作用阀后的管道上,此时“防爆波阀门”两边均为空管,系统动作后,有压介质瞬间充满管道,形成的冲击波导致“防爆波阀门”关闭。介质就无法冲过“防爆波阀门”进入系统喷洒管道,消防水系统则立即处于瘫痪状态。
4、“防爆波阀门”在受到冲击导致关闭后,它不能够自行恢复至常开状态,需经专人复位。“防爆波阀门”的启闭状态从外观上无法判别,也没有自动监控启闭状态的装置,如在日常的消防系统的维护过程中形成上述的冲击波,发生“防爆波阀门”关闭而往往不被发现。一旦火灾发生,消防水系统瘫痪了,其后果不堪设想。
综上水泵所述,专门的“防爆波阀门”在消防水系统中是不适用的,容易形成事故隐患,且不容易发现。在此,水泵提醒大家,如确需要安装此类专门的“防爆波阀门”,应在“防爆波阀门”的两侧增加旁通管和截止阀,平时常开,战时关闭,确保消防水系统处于备用状态。