45°斜式轴流泵装置的流动特性分析与实验
轴流泵内部流动及受力特性的分析与研究
ｒ８２２‘０５中ｍ分类号单位代号１１９０３学日０２７２０８：上海大学＠硕士学位论文ＳＨＡＮＧＨＡＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＭＡＳＴＥＲ’ＳＴＨＥＳＩＳ题轴流泵内部流动及受力特ｌ目性的分析与研究作考苤聂——一学科专业流体力学导师呈坚９９塾量睦丝勤塑援完成日期２００５年３月图３－１计算区域及网格划分§３．３结果分析§３．３．１压力和速度分布本章计算了表３一ｌ中轴流泵叶片角度在．４０、ｏｏ和４０时８个流量工况下的流动。
图３．２是叶片角度在００，流量为１２ｍ３／ｓ时整个轴流泵表面静压分布。
从图中可以看出，吸入管内部的压力较低，其分布比较的均匀。
当流体进入叶轮时，首先在靠近进水边的叶片背面清楚的看到存在低压区，这是因为流体由吸水管进入叶轮的叶片通道时，由于叶片的作用，使得流体的速度在靠近叶片的背面迅速增大，从而形成低压区。
在轴流泵实际的运行过程中，此位置常会发生汽蚀现象，引起叶片的破坏，故在轴流泵设计时需要考虑这个重要因素，根据实际运行工况，选择合适的叶片翼型。
流体在叶轮中的压力变化较大，沿着叶片工作面的法向方向，流体的压力由大到小逐渐变化。
当流体由叶轮的４个流道进入６个导叶的流道时，由于高速旋转的叶轮叶片和静止的导叶间的相互作用，使得导叶段中压力分布沿于指导高效轴流泵的设计具有重要意义。
图３－２轴流泵表面静压分布图３－３（ａ）叶轮叶片及轮毂表面静压分布图３－３（ｂ）叶轮叶片及轮毂表面静压分布图３－３（ｃ）叶轮叶片及轮毂表面静压分布圈３．４导叶、轮毂和轴表面静压分布第三章轴流泵内部流动特性的数值研究段内由于叶轮叶片和导叶相互作用的非定常流动时存在一定的偏差。
在对轴流泵进行性能预测时，考虑到叶轮区域流动的准确模拟才是影响性能的主要因数，故本文仍采用此模型，模拟叶轮在某一固定位置时轴流泵内的流动。
虽然这对于水泵的内部流动计算产生一定的误差，但水泵的性能是在时间和空间平均意义上的体现，为此从综合性能上讲，应该影响不大。
流体力学实验装置的流动特性分析与研究方法
流体力学实验装置的流动特性分析与研究方法流体力学实验是研究流体在各种条件下的行为和特性的重要手段，而流体力学实验装置的设计和运用直接影响到实验结果的准确性和可靠性。
本文将就流体力学实验装置的流动特性分析与研究方法展开探讨，以帮助实验者更准确地了解流体力学实验装置的流动特性，并有效进行流体力学实验研究。
一、流动特性分析在进行流体力学实验时，首先需要对流体在实验装置中的流动特性进行分析。
流体在管道、阀门、槽道等装置中的流动受到多种因素的影响，如流速、压力、粘性等。
通过对这些因素的分析和研究，可以更好地理解流体在实验装置中的流动规律，并为实验设计和操作提供依据。
1. 流速分析流速是影响流体在实验装置中流动特性的重要因素之一。
不同的流速会导致流体的流动形态和速度发生变化，进而影响流体的压力分布、阻力等。
因此，在进行流体力学实验时，需要对流速进行详细的分析和测量，并根据实际需要进行调整和控制。
2. 压力分析压力是流体在实验装置中的另一个重要参数，它反映了流体在流动过程中的受力情况。
通过对压力的分析，可以了解流体在实验装置中的压力分布规律，找出存在的问题并进行调整。
此外，压力还与流速、流量等参数密切相关，因此需要综合考虑进行分析。
3. 粘性分析流体的粘性是影响流体流动特性的另一个重要因素。
粘性会影响流体的黏滞阻力、速度剖面等，在实验中需要考虑粘性的影响，并根据实际需要进行适当的处理。
粘性的分析可以帮助实验者更好地了解流体在实验装置中的流动特性。
二、研究方法针对流体力学实验装置的流动特性，研究方法是必不可少的。
合理的研究方法可以帮助实验者更全面、深入地了解流体力学实验装置的流动特性，并有效地进行实验设计和操作。
1. 数值模拟数值模拟是研究流体力学实验装置流动特性的常用方法之一。
通过建立数值模型，模拟流体在实验装置中的流动过程，可以得到流速、压力、粘性等参数的分布情况，并进行分析。
数值模拟可以有效地帮助实验者了解流体在实验装置中的流动规律，并指导实验的设计和操作。
斜流泵结构能量研究
斜流泵结构与能量特性的研究进展由于斜流泵兼有离心泵和轴流泵的优点,其应用范围越来越广。
首先根据比转速的不同对斜流泵进行了分类,介绍了斜流泵的结构特点、能量特性以及存在的问题。
对现有的斜流泵的设计方法即传统设计法、逆向求解设计法以及控制速度矩设计法的优势及不足进行了总结。
在斜流泵的设计中需要注意的细节包括轮缘间隙、叶片角变化、绘型技术以及轴面图设计等。
轴面图设计是影响斜流泵性能的一个重要因素,通过合理的改进轴面图形状,可以提高设计点效率、改善小流量点的驼峰。
应用PIV测试以及CFD技术可以获取并分析斜流泵的内部流动特性。
1、前言斜流泵也称为导叶式混流泵,具有外径小、占地面积少、易启动以及效率高等优点,是一种性能和结构介于离心泵和轴流泵之间的水泵,具有两者的优点,补偿了两者的缺点。
斜流泵的比转速传统应用范围在290～590,目前其应用范围已开始逐渐向传统的离心泵和轴流泵领域拓展。
通过合理设计以及对叶轮叶片进行调节,斜流泵可以实现大范围的高效稳定运行。
由于斜流泵具有上述优点,使其在海水脱盐系统以及火力发电和核电站的循环水系统中广泛采用,据日本透平机械协会统计,日本泵制造业在2003～2006年间为全球的火电站和核电站提供的循环水泵中斜流泵超过了93%,其中最大口径达4m。
国内的斜流泵研究和生产与轴流泵和离心泵相比有很大的差距,其试验和理论研究都非常薄弱。
2、斜流泵结构特点与能量特性从水力结构看,斜流泵过流部件主要包括叶轮和导叶两部分,有的还包括进水导流部件,叶轮叶片有可调与不可调两种,通常情况下低比转速叶轮为不可调式的闭式叶轮,中高比转速叶轮为可调式的开式叶轮。
在设计流量的0.5～0.7倍附近,流量-扬程曲线出现正斜率,也就是通常说的马鞍型曲线,斜流泵的这一不稳定特性会产生振动和噪声等不良现象。
都築和豊倉等认为这是由于在该小流量点工况下叶轮进口回流损失引起的,前者还通过改善叶轮轮毂进口的设计消除了这一马鞍型。
斜流泵叶轮模型实训报告
一、实训背景随着我国工业和农业的快速发展，水泵作为流体输送的重要设备，其性能和效率对整个系统的运行至关重要。
斜流泵作为一种高效、节能的流体输送设备，广泛应用于水利工程、农业灌溉、城市给排水等领域。
为了深入了解斜流泵的工作原理和性能特点，提高我们的实践操作能力，本次实训选择了斜流泵叶轮模型作为研究对象。
二、实训目的1. 理解斜流泵的工作原理和结构特点。
2. 掌握斜流泵叶轮的设计方法和计算过程。
3. 通过实际操作，提高对斜流泵叶轮模型的加工和装配能力。
4. 分析斜流泵叶轮的运行性能，为实际工程应用提供理论依据。
三、实训内容1. 斜流泵工作原理及结构特点斜流泵是一种介于离心泵和混流泵之间的泵型，其叶轮进口为圆弧形，出口为直线形，流体在叶轮中做螺旋运动。
斜流泵具有扬程较高、流量较大、结构简单、运行平稳等优点。
2. 斜流泵叶轮设计（1）确定设计参数：根据实际应用需求，确定斜流泵的流量、扬程、转速等设计参数。
（2）叶轮几何参数计算：根据设计参数，计算叶轮的直径、叶片数、叶片出口角等几何参数。
（3）叶片形状设计：根据叶片出口角和叶片厚度，设计叶片形状。
3. 斜流泵叶轮模型加工与装配（1）材料选择：选用具有一定强度和耐腐蚀性的材料，如不锈钢、铸铁等。
（2）加工过程：按照设计图纸，进行叶轮毛坯的加工，包括粗加工、精加工、表面处理等。
（3）装配过程：将加工好的叶轮、轴、轴承等部件进行装配，确保叶轮与轴的同心度。
4. 斜流泵叶轮性能测试（1）测试设备：采用水泵性能测试台，对斜流泵叶轮进行性能测试。
（2）测试方法：在固定转速下，分别改变流量，测量叶轮的扬程、效率等性能参数。
（3）数据分析：根据测试数据，绘制叶轮性能曲线，分析其性能特点。
四、实训结果与分析1. 叶轮设计结果根据设计参数，计算得到斜流泵叶轮的直径为300mm，叶片数为6，叶片出口角为30°。
2. 叶轮加工与装配经过加工与装配，叶轮与轴的同心度达到0.05mm，满足设计要求。
斜流式水轮机叶片的受力分析实验报告
斜流式水轮机叶片的受力分析实验报告实验报告：斜流式水轮机叶片的受力分析一、引言二、实验原理1.斜流式水轮机基本结构和工作原理2.叶片的力学特性三、实验仪器和材料1.实验装置：斜流式水轮机实验装置2.仪器：压力传感器、力传感器和流量计等四、实验步骤1.装置调试通过调整导水管的角度和转轮转速等参数，确保实验装置的正常运行。
2.叶片测压力实验将压力传感器安装在叶片上，并调整位置使其与水流垂直。
记录不同转速下叶片所受的静压力和动压力，并计算得到压力的大小。
3.叶片测力实验将力传感器安装在叶片上，并调整位置使其与水流垂直。
记录不同转速下叶片所受的离心力，并计算得到力的大小。
4.流量测量实验通过流量计测量不同转速下的水流量，并记录数据。
五、实验结果和数据处理1.静压力和动压力的变化曲线根据实验测得的数据绘制静压力和动压力随转速变化的曲线图。
2.离心力的变化曲线根据实验测得的数据绘制离心力随转速变化的曲线图。
3.数据处理和分析通过实验测得的数据，进行数据处理和分析，计算叶片所受的压力和离心力的大小，并进行相关的统计分析。
六、结论通过斜流式水轮机叶片的受力分析实验，得出以下结论：1.静压力随转速的增加而增加，动压力也随之增大，说明水流对叶片的压力也随着增大。
2.离心力随转速的增加而增大，说明离心力对叶片的作用也随着增强。
3.随着水流量的增加，叶片所受的压力和离心力也会随之增加。
七、实验总结通过本实验，深入了解了斜流式水轮机叶片的受力特性和力学原理。
实验结果可以为斜流式水轮机的设计和运行提供参考和依据。
同时，本实验也存在一些问题和不足之处，例如实验中受到的水流不是真实的水流，可能存在实验误差等。
因此，在今后的实验中可以进一步改进实验装置，提高实验数据的准确性和可靠性。
[1]《水力机械试验与实验学》，杨玉瑜，中国水利水电出版社，2024年。
[2]《水电站机械设备的设计与计算》，郭平，中国电力出版社，2024年。
[3]《水力机械原理》，彭涌，机械工业出版社，2024年。
斜盘式轴向柱塞泵动态特性研究与仿真试验
为 设计 平 台 ，就恒 压 柱塞 泵进 行 参数 建模 。并 建立 大
负 载模 型 。进 行仿 真 、动态 特性 分析 。
通 过对 导轨 式 喂花 机 液压 系统 的分 析 ，尤 其 是对 设计 中涉及 到 的关 键部 件 斜盘 式 轴 向柱 塞泵 的动态 特 性 分 析 ．本 文 建 立液 压 系统 的 Ａ ＭＥ ｓ ｉ ｍ模 型 ：通过 对 泵 的动 态 特性 的仿 真 ，对 其在 相 同转 速 、不 同负 载下
阀 ５调节 油液 进 入液 压 缸 ６达到 驱 动输棉 导 轨 ７的作 用 。此 系统 用 来测 试 大 负载情 况 下恒 压泵 特性 曲线 变 化 。为后续 整 个 液压 系 统设计 提 供参 考依 据 ．并 为液
压 控制 系统 设计 提 供参 数
或 者建 立 自己 的应 用 库 以及 元 件 。Ａ ＭＥ Ｓ ｉ ｍ 已成 为 车
邱博， 毕新胜， 陈璐， 王玉刚， 查鑫 宇， 李玉强． 斜 盘式轴 向柱塞泵动态特性研 究与仿真试验 ［ Ｊ 】 ． 中国农机化学报， ２ ０ １ ４ ， ３ ５
（ １ ） ： １ ９ ７ － ２ ０ １
Ｑ ｉ ｕ Ｂ ｏ ， Ｂ ｉ Ｘ ｉ ｎ ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ， Ｃ ｈ ｅ ｎ Ｌ ｕ ， Ｗａ ｎ ｇ Ｙｕ ｇ ｎｇ ａ ， Ｃ ｈ ａ Ｘ ｉ ｎ ｙ ｕ ， Ｌ ｉ Ｙ ｕ ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ． Ｔ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｄ ｙ ｎ ｍｉ ｃ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｏ ｆ ｓ ｗ ａ ｓ ｈ — ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｐ ｉ ｓ ・
ｔ ｏ ｎ ｐ ｕ ｍ ｐ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ａ Ｍ Ｅ Ｓ ｉ ｍ Ｕ Ｉ ． Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ２ ０ １ ４ ， ３ ５ （ １ ） ： １ ９ ７ － ２ ０ １
轴流泵叶片不同安放角度下的水力性能-水力学论文-水利论文
轴流泵叶片不同安放角度下的水力性能-水力学论文-水利论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：为了探讨角度调节对泵站水力性能的影响,针对一斜式轴流泵装置进行了多工况及多角度下的水力性能仿真计算据此认为通过变角调节并不能有效的提高轴流泵实际运行下的性能;通过对各过流部件的水力损失分析发现随着角度的减小水力损失总体减小,平衡了装置的性能,并未因叶轮扬程的减小整体性能大幅下降;进水流道的水力损失不受叶轮影响,仅与流量相关;出水流道和导叶受叶轮的影响比较明显,水力损失呈现出先下降后上升的趋势;导叶内的损失主要呈现出下降的趋势,随着流量增大经过最高效率点之后略有上升。
关键词：变角调节; 泵装置; 数值模拟; 水力损失;Abstract：In order to explore the influence of angle adjustment on the hydraulic performance of pump stations, the simulation calculation on inclined axial-flow pump device under multipleangles and different working conditions was performed, and it is concluded that the performance of axial-flow pump cannot be efficiently improved by the changing of angle adjustment. Based on the analysis on hydraulic loss of each flow component, it is found that the overall hydraulic loss is reduced with the decrease of the angle and the performance of the device is balanced, which is not significantly declined due to the reduction of the impeller head. The hydraulic loss of the inlet flow channel is not affected by the impeller but is related to the flow rate, while the outlet flow channel and the guide vane are significantly affected by the impeller, and the hydraulic loss shows a trend of decreasing first then increasing. The loss in the guide vane mainly shows a downward trend, with the flow rate increasing after the efficiency point.Keyword：variable angle adjustment; pump device; numerical simulation; hydraulic loss;叶片泵常用的调节方法有变角、变速与变径调节。
轴流泵模型全特性试验总结
中 图分 类 号
Ｔ Ｈ ３ １ ２
文 献 标 识 码 Ａ
文章 编 号 １ ０ ０ ７ — ６ ９ ８ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ２ ５ — ０ ３
一
般 所 说 的 泵 的性 能 曲 线 ．是 指 在 正 常 运 转
全 特 性 试 验 研 究 ，确 定 了水 泵 扬 程 、轴 功 率 、效 率 与 流 量 之 间 的关 系 。并 绘 制 出原 型 的全 特 性 曲
线。
通 常试 验 规定 水 泵 工况 的转 速 、扬 程 、流量 、 扭 矩 为 正 。通 过 切换 试 验 台管 路 阀 门可 以改 变 辅
功 率 换 算 公 式 为 ： ＿ Ｐ Ｍ ’ （ ） ． 等 （ ３ ）
式 中 ：Ｐ、Ｐ Ｍ ～ Ｐ 、 ｐ 广 真 机 、模 型机 功率 ； 真机 、模 型机 介质 密度 。 （ ４ ）
Ｖ Ｍ‘
扭 矩换算 公式 为 ：Ｍ＝ ＭＭ ・ 式 中： 、 厂 真 机 、模 型机扭 矩 。
向水泵 方 向供 水 。
（ ２ ） 正 转水 泵负 扬程 工况 试验 ｆ Ｈ １ ：在 Ａ工 况 的基 础 上 逐渐 增 加 辅 助 泵 转 速 ，完 成 零 扬 程 和 正
扬 程 换 算 公 式 为 ： Ｈ ＝ Ｈ ’ （ ｎ ） 。 （ ） （ ２ ）
式 中 ：Ｈ、日『＿＿真机 、模 型机扬 程 。
水轮 机 试 验方 向供水 ，反 之为 水 泵试 验 方 向供 水 ： 切换 扬 程 差 压 传 感 器 的高 低 压 端 测 点 可 以 改 为测 量 负扬 程 ；通 过 控 制 电机 的转 向可 以改 变 转 速 的
流动现象演示实验
流动现象演示实验流动现象演示实验2010-06-11 12：24实验十流动现象演示实验一、实验目的和要求1.观察管流、射流、明渠流中的多种流动现象；2.演示边界条件对水头损失的影响；3.结合工程实例，了解流体力学基本原理在工程实际中的应用。
二、实验装置1.结构仪器结构如图10.1、10.3所示。
本仪器一套共7台，分别演示不同的流动现象。
1.挂孔2.彩色有机玻璃面罩3.不同边界的流动显示板4.加水孔孔盖5.掺气量调节阀6.蓄水箱7.无级调速旋钮8.电器、水泵室9.标牌10.铝合金框架后盖11.水位观察窗图10.1流动现象演示仪结构示意图2.工作原理狭缝流道中设有特定边界流场，用以显示管流、明渠流、射流等多种流动图谱。
以气泡为示踪介质，半封闭状态下的工作流体-水由水泵驱动，自蓄水箱6(10.1)经掺气后流经显示板，无数的小气泡随水流一起流动，在仪器内的日光灯照射和显示板底板的衬托下，小气泡发出明亮的折射光，清楚地显示出小气泡跟随水流流动的图像。
由于气泡的粒径大小、掺气量的多少可由掺气量调节阀5任意调节，故能使小气泡相对水流流动具有足够的跟随性。
本仪器流动为自循环，其工作流程如图10.2所示。
图10.2流动现象演示仪工作流程图三.实验现象与原理各实验仪演示内容及实验原理提要如下：1.ZL一1型(图10.3(a))由下至上分别演示逐渐扩大、逐渐收缩、突然扩大、突然收缩、壁面冲击、1800直角弯道等平面上的流动图像，模拟串联管道纵剖面流谱。
在逐渐扩大段可看到由主流脱离边壁(边界层分离)而形成的旋涡，且靠近上游喉颈处，流速越大，旋涡尺度越小，紊动强度越高；而在逐渐收缩段，无分离，流线均匀收缩，亦无旋涡。
由此可知，逐渐扩大段的局部水头损失大于逐渐收缩段。
图10.3流动现象综合演示仪显示面板在突然扩大段出现了较大的旋涡区，而突然收缩段只在死角处和进口附近的收缩断面后出现较小的旋涡区。
表明突扩段比突缩段有较大的局部水头损失(缩扩的直径比大于0.7时例外)，而且突缩段的旋涡区主要发生在突缩断面之后，所以水头损失也主要产生在突缩断面之后。
斜流泵结构强度及振动特性分析
ｃ Ｄ ｃ Ｍ与制造业信息化 ・ ０ Ａ ／Ａ ２ １ 年第７ ５ ０ 期 ７
一
析 与优 化 。平稳 、效率较 高等 特 点 ，被 广
泛 应 用 于 城 市 用 水 和 污 水 排 放 、 水 电
品 的改型成 本较 高 ，风 险极 大 ，也 使得 设计 人 员不愿过 多地进 行 创造性设 计 ，
导 致 产 品 创 新 困难 。
站、核 电站 、灌溉和 排水等场合。
目前 泵 阀 行 业 的产 品 设 计 主 要 为 经 验 设 计 与 类 比 设 计 。 斜 流 泵 的 设 计 通 常
叶轮室 、导叶 体 、导轴承 、轴承 支座 、
确估 计产 品 的性 能 ，往往 采 用增 加零 件 分析 ，通 过流 固耦合分 析 ，合理地 确定
主 轴 、 吐 出 弯 管 、 导 流 片 、外 接 管 、 内 壁 厚 、 筋 板 等 方 式 来 保 证 强 度 、 刚度 及 叶 片形 状 与 厚度 ，优 化 叶 轮 的性 能 。 振 动稳 定性 ，造成 泵安全 裕度过 大 ，产 （ 转轴及轴承强度刚度分析。 ２） 接管 、 电机支 座 、泵体 支撑板 、填料 及
二 、斜 流 泵 的组成 与 结构 分析 特 性 如 何 ７ 立 式 斜 流 泵 由吸 入 喇 叭 口、 叶 轮 、
好。利 用Ｃ Ｄ Ｆ 计算得到叶轮表面的压 力分
采 用 经 验 设 计 与 类 比设 计 ，无 法 准 布 情 况 ，传 输 到 Ｆ Ａ 件 中进 行 结 构 强 度 Ｅ软
推算 ，也 无很 多经验可 借鉴 ，新 的结构
(斜)轴流泵综合试验台
（斜）轴流泵综合试验台
试验台功能：测试（斜）轴流泵外特性
试验台简图：
实验原理：
由（斜）轴流泵工作原理和它的基本试验方法可知，泵在某一工况下工作时，其扬程、轴功率、效率和流量有一定的关系。
当流量变化时，这些参数也会随之变化，也就是说工况点及其对应的参数是可变的。
因此，离心泵试验可通过调节流量来调节工况，从而得到不同工况点的参数值，然后，把它们换算到规定转速下的参数，就可以在一幅图中绘制出H = f(Q)、P a = f(Q)、 η= f(Q)的关系曲线。
实验参数的测量与计算：
1） 流量Q ：由涡轮流量计的显示仪表读出流量数值，单位m 3/s 。
2） 扬程H ：由水泵进出口压力传感器及显示仪表得进出口压强值（Pa ），扬程为：
g v v g P P H 221
2212-+-=ρ （m 水柱）
式中：1P — 进口相对压力，Pa ；2P — 出口相对压力，Pa ；1v — 泵进口截面的平均流速，
m/s ；2v — 泵出口截面的平均流速，m/s 。
3） 转速n 及轴功率P ：由ZJ 型转矩转速传感器读出转速n （rpm ）、转矩M （N ·m ）及轴功率P （W ）值。
4） 效率η
P gQH
P P e
ρη==。
斜式轴流泵装置内流特性数值分析与验证
2021年11月灌溉排水学报第40卷第11期Nov.2021Journal of Irrigation and Drainage No.11Vol.4066▪灌溉技术与装备▪文章编号：1672-3317（2021）11-0066-07斜式轴流泵装置内流特性数值分析与验证胡文竹1，仝道斌2，李忠斌1，王瑞2，杨帆1,3*（1.扬州大学水利科学与工程学院，江苏扬州225009；2.宿迁市宿城区水利局，江苏宿迁223800；3.江苏省水利动力工程重点实验室，江苏扬州225009）摘要：【目的】分析斜式轴流泵装置流道内部的流动特性。
【方法】基于CFD 技术对30°斜式轴流泵装置全流道进行三维数值模拟计算，明晰了不同流量工况时泵装置各过流结构的水力特性。
【结果】肘形斜式进水流道出口存在明显的速度梯度，最优流量工况（1.0Q bep ）时进水流道出口断面的轴向流速均匀度为93%，速度加权平均角为85.2°；随流量的增大，叶轮叶片高压区逐渐从进水边移向出水边，叶片表面压力呈规律性的梯度分布；导叶体出口断面的速度环量随流量的增大先减小后增大，最优流量工况（1.0Q bep ）时导叶体出口断面的速度环量最小；平直管式出水流道弯管段的涡结构多为长条状，主要分布在弯管进口处和泵轴附近。
【结论】斜式轴流泵内部流态相对均匀，肘形斜式进水流道能为叶轮提供良好的入流流态；斜式轴流泵装置模型与试验外特性基本一致，验证了数值模拟的有效性。
关键词：斜式轴流泵；泵装置；内流场；水力性能；数值模拟中图分类号：TV675文献标志码：Adoi ：10.13522/ki.ggps.2021247OSID ：胡文竹,仝道斌,李忠斌,等.斜式轴流泵装置内流特性数值分析与验证[J].灌溉排水学报,2021,40(11):66-72.HU Wenzhu,TONG Daobin,LI Zhongbin,et al.Numerical Analysis of Internal Flow in a Slanted Axial-flow Pump[J].Journal of Irrigation and Drainage,2021,40(11):66-72.0引言【研究意义】斜式轴流泵装置具有开挖深度小，流态平稳，效率较高的优点[1]，在平原地区的大中型低扬程泵站中得到广泛应用。
工程流体力学中的轴流泵性能研究
工程流体力学中的轴流泵性能研究轴流泵是一种常用的流体输送设备，广泛应用于农田灌溉、排水、市政供水和工业生产中。
其作用是通过转动的叶轮将水或其他液体沿着轴向进行输送。
轴流泵的性能研究对于提高水力机械的效率和可靠性具有重要意义。
轴流泵性能研究的主要内容包括流量特性、功率特性和效率特性。
首先，流量特性是轴流泵性能研究的基础。
流量特性是指在一定扬程下，轴流泵的流量与转速、叶片数等参数的关系。
通过研究轴流泵的流量特性，可以确定最佳运行状态和工作点，实现最大的流量输送和能效。
其次，功率特性是指轴流泵所需的功率与流量、扬程等参数的关系。
轴流泵的功率特性对于确定电机的选型和泵站的实际用电情况至关重要。
通过研究轴流泵的功率特性，可以优化泵站的能耗控制策略，提高能源利用效率。
最后，效率特性是指轴流泵的水力效率与流量、扬程等参数的关系。
水力效率是衡量轴流泵性能好坏的重要指标，直接关系到轴流泵的能耗和输送效果。
通过研究轴流泵的效率特性，可以优化轴流泵的设计和运行参数，提高泵站的整体效率。
为了研究轴流泵的性能特性，可以采用数值模拟和实验测试的方法。
数值模拟方法主要是通过计算流体力学软件，在计算机上建立轴流泵的数学模型，模拟泵站的输送过程。
通过数值模拟，可以预测轴流泵的流场、压力分布、速度分布等参数，进而得到轴流泵的流量、功率和效率特性。
实验测试方法主要是在实验室或现场进行的，通过安装传感器和测量仪器，对轴流泵的流量、扬程、功率等参数进行实时监测和记录。
通过实验测试，可以得到轴流泵的实际运行数据，与数值模拟结果进行对比和验证。
在轴流泵性能研究中，还需要考虑一些影响性能的因素，例如叶轮的几何形状、转速、叶片数、叶片出口角等。
这些因素会直接影响到轴流泵的性能特性，需要通过合理的设计和调整来优化轴流泵的性能。
总之，轴流泵在工程流体力学中起着重要的作用，对其性能特性进行研究能够提高泵站的运行效率和节能效果。
通过对轴流泵的流量特性、功率特性和效率特性的研究，可以优化设计和操作参数，提高泵站的整体性能，适应不同的工况要求，并实现可持续发展的目标。
斜柱塞斜盘式轴向柱塞泵的流量特性
ｍ “
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２ ｔｎ Ｒ ａ
ｓ （ ＋ ｔｎ）ａ ９ １ ａ ＇ｎ／ ｌ ｆ ｔ ）
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Ｚ Ｏ Ｃ Ｓ ＣＳ Ｏ
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则可知斜柱塞泵的理论排量（ 几何排量） 为
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ｓ ［１ ｉ ｉ ＋２ 一１ａ ｎ 翌 ± （二 ）３ ２』
应用． 然而在某些场合 ， 为了使柱塞泵结构 紧凑 、 减 轻重量 、 增大排量 ， 通常采用柱塞中心线与缸体的轴
线成某一夹角 Ｂ 称为柱塞倾角） （ 的斜盘式轴向柱塞 泵（ 以下简称此种结构泵为斜柱塞泵） 如德国力士 ， 乐 公 司研 制 的 Ａ１ＶＯ１０型柱 塞 泵 即为 斜柱 塞 泵 ， １ ９
ｔ ｅｂ ｃ ｔｏ ｅ ｅ ｕ ｔ ｎ ｏ ｈ ｉｍ ｅ ｅ ｆ： ｅｖ ｌｅ ｐａ ｅ ｎ ｅ ｕ ｉｇ ｔ ｅ ｃｒ ｕ ｆｒ ｎ ｉｌｖ ｌｃｔ ｆ ｈ ａ ｋ ｓｒ ｋ ，ｒ ｄ ｃｉ ｆｔ ｅｄａ ｔ ｒｏ ｔ ａｖ ｌｔ ，ａ ｄ ｒ ｄ ｃｎ ｈ ｉｃ ｍ ｅｅ ｔ ｅｏ ｉｙ ｏ ｏ ｈ ａ
由于泵有多个柱塞 ， 同一 瞬间有几个柱塞处 在 于排油区． 它们离开上死点 的转 角 ９ 各不相 同， ｉ 故 泵的瞬时理论流量为同一瞬间所有在排油区柱塞的
理论 瞬 时流量 之 和 ， 即
＿ 、
ｑ ｈ 厶 ． ３
ｆ １ ＝
式中 ： ｍ为排油区的柱塞数． 由式 （） 式 （） ４和 ５整理 可得
杨逢瑜等 ： 斜柱塞斜盘式轴 向柱塞泵 的流量特性
考虑到研究斜柱塞泵的流量特性的必要性和重 要性 ， 本文在 直柱塞 泵流 量特 性理 论研 究 的基础 上 ３， 出并建立反映斜柱塞泵流量特性 的理论体 ２ 提 － ］
流体力学实验装置的流体流动特性分析方法
流体力学实验装置的流体流动特性分析方法流体力学实验装置的设计和分析对于研究流体流动的性质和特性具有重要意义。
在科学研究和工程应用中，通过合理的设计和准确的分析，可以更好地理解流体的特性，优化流体流动过程，提高工程效率。
本文将针对流体力学实验装置的流体流动特性分析方法展开讨论。
一、实验装置的基本结构流体力学实验装置通常由流体注入口、流动通道、压力传感器、流速测量装置等基本组成部分构成。
在实验过程中，通过控制流体注入口的流量和速度，可以实现对流动速度和流体压力的调节，从而对流体流动特性进行研究。
二、流体流动特性的参数分析1. 流体速度分布流体速度分布是描述流体流动特性的重要参数之一。
通过在不同位置上测量流体速度，可以分析流体在流动过程中的变化规律。
其中，流速分布的均匀性和稳定性对于流体流动的稳定性和可控性具有重要影响。
2. 流体压力分布流体在流动过程中会产生压力变化，而流体的压力分布则反映了流体流动的受力情况。
通过在流体流动通道上设置压力传感器，可以实时监测流体压力的变化，并分析流体流动的受力状态。
三、流体流动特性的分析方法1. 数值模拟分析法数值模拟是一种常用的分析流体流动特性的方法。
通过建立流体力学模型，采用数值计算方法对流体流动过程进行模拟，可以得到流速、压力等参数的数值解，从而揭示流体流动的特性。
2. 实验测试分析法实验测试是验证和分析数值模拟结果的重要手段。
通过在流体力学实验装置上进行实验测试，可以获得真实的流体流动数据，并与数值模拟结果进行对比分析，验证模拟的准确性和可靠性。
四、流体流动特性分析的应用流体流动特性的分析方法在工程领域有着广泛的应用。
例如，在航空航天领域，可以通过分析飞行器的流体流动特性，优化飞行器的空气动力学性能；在能源领域，可以通过分析液体或气体在管道中的流动特性，提高能源传输效率等。
综上所述，流体力学实验装置的流体流动特性分析方法对于研究流体流动具有重要的意义。
通过合理的设计和精确的分析，可以更好地理解流体的运动规律，为工程实践和科学研究提供有力支撑。
不同叶片安装角的轴流泵内部流动特性分析
（1）
收稿日期： 2011-06-20 基金项目： 2011 年浙江省教育厅青年教师资助项目 ； 2010 年 度 浙江省水利厅科技项目（RC1024， RC1027）； 2010 年校科研项目（xky— 201010） 作者简介： 施高萍（1978 — ） ， 女 ， 浙 江 缙 云 人 ， 讲 师 ， 硕 士 ， 主 要从事 CAD/CAM 及工程力学的教学与研究工作.
（2） 波节管周期性变化的流道内流体流速和压 力的变化规律为： 流道渐扩， 静压增加， 速度降低； 流道渐缩， 静压降低， 速度升高。
（3） 在其他参数不变的情况下， 波节管的尺寸对 传热效果具有一定影响， 其中， 波峰处的直径 D1 和相 邻两波节之间的距离 S2 对波节管的传热有较大影响， 即增大波峰处的直径 D1 和增大相邻两波节之间的距离 S2 可增强传热； 而波节的长度对传热影响较小。
参考文献：
［1］ 杜满河. 波节管换热器［J］. 化工装备技术， 2000， 21（1）: 41-44.
［ 2］ Wang S, Guo Z Y, Li Z X. Heat transfer enhancement by using metallic filament insert in channel flow［J］. Heat and Mass Transfer, 2001, 44（14）: 1373-1378.
（2）
ρ·g
式中， ρ 为水的密度； g为重力加速度。
预测得到的扬程见表 1。
表 1 不同叶片安装角度下的扬程预测
叶 片 安 装 角 / （° ） +4 0 -4
进 出 口 的 总 压 差 /Pa 15 327.712 6 43 851.732 56 522.872
大型斜式轴流泵设计研究（精简版）
大型斜式轴流泵设计研究大型斜式轴流泵设计研究摘要：本文着重研究了大型斜式轴流泵的结构形式，装置特性以及相关部件的加工工艺。
关键词：斜式泵流量扬程流体数值计算；1 大型斜式轴流泵的应用1 1概述大型斜式轴流泵由于其良好的水力性能、较小的开挖深度、厂房高度低、机组受力均匀等优点，越来越受到不同用户的高度关注，尤其是低扬程（＜3m）大流量（ 15m3/s）工况下，在传统立式、卧式机组不适使用，贯流机组又不十分完善的情摘要：本文着重研究了大型斜式轴流泵的结构形式，装置特性以及相关部件的加工工艺。
关键词：斜式泵流量扬程流体数值计算；1 大型斜式轴流泵的应用1 1概述大型斜式轴流泵由于其良好的水力性能、较小的开挖深度、厂房高度低、机组受力均匀等优点，越来越受到不同用户的高度关注，尤其是低扬程（＜3m）大流量（ 15m3/s）工况下，在传统立式、卧式机组不适使用，贯流机组又不十分完善的情况下，斜式机组是一种比较好的选择。
太浦河泵站设计扬程1 39m，水泵设计扬程时单泵流量50m3/s，泵站总流量300m3/s，选用六台叶轮直径4 1m大型斜15°安装轴流泵，单机配套功率1600k，总装机9600k，主机泵部分通过国际招标形式确定承包商。
1 2机组总体布置整个水泵机组系统有进出水流道部分，水泵部分，齿轮箱部分，电机部分和辅助设备等组成。
水泵为15°斜式安装，叶片为半调节；采用中速电机，电机转速为1000r/min，通过两级齿轮箱减速传动，水泵转速为73r/min，进水流道为肘形进水，出水流道为变径扩散管，采用快速闸门断流。
1 3流道部分流体数值计算进水流道为肘形管，出水流道为变径扩散管，均起水流的引导作用，在出水流道外安装快速闸门断流。
流道大部分采用钢筋混凝土结构。
进水流道的底板至叶轮中心高度为4 25m，叶轮的淹没深度在叶轮中心以上3 5m。
传统的流道装置试验是根据原型机组的控制尺寸来设计模型泵的装置流道，通过试验后，对流道或水力元件进行修整，直到满足设计要求。
斜45°轴流泵安装工艺
内蒙古水利
2 013 年第 4 期 ( 总第 14 6 期)
�设计与施工�
斜
4 5
轴流泵安装工艺
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( 内蒙古 黄河工程局股份有限公司， 内蒙古 呼和浩特 010010)
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收稿日期: 2 013 - 06 - 11 �
1.1 固定部分 进水管 , 进水锥管, 转轮室 , 导叶体, 出水弯管 , 出 水管， 各部分之间采用法兰螺栓把合连接� 除进水管 和出水管外， 其余各部分采用上下分剖式， 这样可以方 便安装及检修 � 墩两边搭设长度控制好， 然后在桥墩上桥面板上方安 D N10 上提前制作的门架 ( 门架用 I16 工字钢作横梁，
2
斜式轴流泵的安装
水泵安装程序为 : 确定机组安装中心线及安装高
1
斜式轴流泵的构成
程 �基础垫板安装 �出水弯管安装导叶体安装 �转轮 室安装 �进水锥管安装 �轴瓦刮研� 组合轴承清洗 � 水导轴承座安装调整 � 主轴 , 转轮装配 � 转轮间隙调 整 �进水管, 出水管安装� 2 .1 机组安装中心线及安装高程的确定 依据设计图纸及厂家技术资料 ， 确定机组安装纵 向, 横向中心线� 测量采用高精度经纬仪， 在混凝土基 点调中 ， 吊起桥面板下面垫上橡胶支座 ， 落下桥面板就 位， 第一块吊完� 依此类推把一孔桥面板除有衍架占 一块位置外， 其余全部吊到位 � 然后吊装下一孔桥面 板， 也是留衍架位置处一块不吊 � 最后， 把所有有衍架的桥面板都在留一块衍架位 置外全部吊完后， 衍架全部撤出， 用吊车把能吊到位最 远一孔桥面板全部吊完， 在衍架直线位置桥面板铺上 D N40 钢管 ， 钢管铺到前一孔衍架空位处， 搭在相邻桥 面板上 ， 通过前面牵引直至移到最远一孔桥面板处， 安 装门架 ， 吊起桥面板， 撤除钢管， 垫好支座， 把桥面板直 接落到位， 依此类推， 直至吊完�
轴流泵的工作原理及特点
轴流泵的工作原理及特点
轴流泵是一种能够将流体沿着轴向方向流动的离心泵。
其工作原理基于流体在叶轮的作用下产生的离心力，将流体沿着轴向方向推向出口。
以下是轴流泵的工作原理及特点：
工作原理：
1. 流体通过进口口进入轴流泵，并进入叶轮叶片的进口。
2. 由于叶轮叶片的形状和叶轮的旋转，流体受到离心力的作用，沿着轴向方向被推向出口。
3. 流体经过泵体推向出口，由出口处排出。
特点：
1. 超大流量：轴流泵适用于需要大流量输送的场合，其流量范围通常在100 m3/h至10,000 m3/h之间。
2. 低扬程：轴流泵适用于输送较大流量但扬程较低的场合，一般扬程范围在1 m 至20 m之间。
3. 适用性广泛：轴流泵适用于多种不同的介质，包括清水、污水、海水、冷却水等。
4. 结构简单：轴流泵结构相对简单，仅由进口、叶轮、泵体和出口等几个基本部件组成，维护较为方便。
5. 使用寿命长：轴流泵的叶轮叶片一般由耐磨材料制成，能够在长时间使用中保持高效的工作状态。
6. 高效能：轴流泵具有高效能的特点，能够有效地将机械能转化为流体能。
7. 适用于大规模工程：轴流泵通常用于大型工业工程，如排水系统、冷却系统等，效果显著。
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站 中具有较优 的性能特性 。研究结果 对低 扬程泵站的水力设计具有重要 的参考价值 。 关键词 ： 斜 式轴流泵 ； 水力特性 ； 数值模拟 ； 模 型试 验
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｖ １ ３ １ ． ４ ； Ｔ Ｖ ６ ７ ５ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ２ —１ １ ４ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ —０ １ ４ ９ 一ｏ ４
某一 ４ ５ ￣ 斜式轴流泵装 置在 额定 转速下 ２ １ ０ Ｌ ／ ｓ ～３ ７ ０ Ｌ ／ ｓ 流量 范 围内多个 工况 点的 内部 。分析 了进 、 出 水流道的流动特性 ， 重 点研 究了旋转叶轮对进 、 出水 流道 内流场及水 力性 能的影 响， 预测 了泵装 置的水 力性能 。通过计算得 出泵装置 的水力 性能 ， 并与泵装置模 型试验结果 比较 ， 表 明斜式轴流泵 在低扬程泵
４ ５ 。 斜 式 轴 流 泵 装 置 的流 动 特 性分 析 与 实验
王 亮 ， 陈松 山 ， 周 正 富２ ， 李天景
（ １ ． 扬州大学 能源与动力工程学 院 ， 江苏 扬州 ２ ２ ５ ０ ０ ９ ； ２ ． 扬 州大学 水利科 学与工程学院 ， 江苏 扬州 ２ ２ ５ ０ ０ ９ ） 摘 要： 基 于三维不可压缩流体的雷诺平均 Ｎ—Ｓ方程 和 Ｒ Ｎ Ｇ ｋ一￡湍流模 型 ， 采用 Ｃ Ｆ Ｘ软件 计算 ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｌ ａ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｈｅ ｔ ｌ ｆ ｏ ｗ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｒ ｎｇ ａ ｅ ２ １ ０ Ｌ ／ ｓ ～３ ７ ０ Ｌ ／ ｓ ａ ｔ ｈｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ
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第１ １ 卷第 ５ 期
２ ０ １ ３ 年 １ ０月
水 利与 建筑 工程 学报
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２ ． Ｃ ｏ ｌ ｅ ｌ ｇ ｅ ｏ ｆＨ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｄ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｇ ，Ｙ ｎ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｙ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ，Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ ５０ ２ ０ ９ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）