[发明专利]一种大型泵装置性能曲线的计算方法

说明书

本发明提出了一种大型泵装置性能曲线的计算方法。其包括以下步骤：步骤(1)：根据泵相似理论，通过效率换算、流量换算、扬程换算、功率换算将标准模型泵性能曲线换算成目标尺寸原型泵性能曲线；步骤(2)：耦合模拟计算进水流道、出水流道及泵内部流动；步骤(3)：根据模拟计算结果计算进水流道、出水流道的水力损失；步骤(4)：计算大型泵装置扬程和装置效率，从而最终得到装置的性能曲线。针对大型泵装置的无法直接进行试验，数值模拟结果不够精确等问题，本发明具有操作简单易实现的特点，能够准确地预测大型泵装置性能曲线。

技术领域

本发明属于水利工程领域，特指涉及一种大型泵装置性能曲线的计算方法。

背景技术

我国排灌泵站已超过50万座，其中60％以上为低扬程泵站。低扬程泵站广泛应用于南水北调、引嫩入白和三河三湖污染防治等国内重大水利工程，在农业灌溉排涝、水环境治理、城市供水工程和生态需水工程等方面也发挥着不可替代的作用。随着经济社会的发展，现今多数低扬程泵站已经不能满足要求，急需升级改造。装置性能曲线对泵站的升级改造以及长期运行有着至关重要的参考作用。

以往大型泵站装置性能曲线大多由模型试验换算得到，但模型试验的周期长，成本高，且由于流道损失不符合相似定律，换算数据精度有待提高。随着CFD技术的迅速发展，在泵领域已经得到越来越广泛的应用，因此可以考虑采用数值模拟的方法对大型泵装置的内部流动进行数值模拟，从而直接准确地得到大型泵装置性能曲线。

由于静止域的CFD数值模拟精确性较高，对进出水流道水力损失的预测较精确，所以可以通过CFD数值分析的方法对进出水流道的水力损失进行计算。但单纯只模拟流道的话，进水流道的出口边界条件和出水流道的进口边界无法准确给出，所以进行CFD模拟时需要考虑耦合水泵内流模拟的方式，这样就可以精确地得到进水流道和出水流道的损失。但由于大型泵扬程较低，直接用CFD数值模拟结果预测原型泵的扬程可能存在较大的误差。

另一方面，由于原型泵的性能曲线符合相似定律，可以通过标准模型泵换算得到原型泵的性能。以往在换算原型泵和模型泵的性能时均采用等效率换算，但由于大型泵的扬程一般都比较低，如果在扬程换算时不考虑效率的变化，这就会使得换算结果存在一定的偏差，因此在扬程换算时考虑效率变化将会进一步提高原型泵和模型泵之间的性能换算精度。

本发明旨在寻找一种大型泵装置特性曲线的计算方法，旨在解决目前无法简单准确地得到大型泵装置性能曲线的问题，提高计算精度，节约时间和成本，对确保泵站安全可靠、高效运行提供重要的理论价值和现实意义。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在解决目前获取大型泵装置性能曲线的难点，提供一种大型泵装置性能曲线的计算方法。

为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

采用间接计算的方式，利用CFD数值模拟进出水流道的水力损失，考虑效率变化影响通过模型泵的性能曲线换算原型泵性能曲线，最终计算处理出原型泵装置的性能曲线。

其具体步骤如下：

(1).通过查阅《南水北调工程水泵模型同台测试》，根据泵装置(叶轮外径D₂≥1m)的设计流量和扬程确定对应的标准模型泵(叶轮外径D₂＝300mm)参数；