绞吸挖泥船用泥泵特性分析

现代泥泵从离心式水泵发展而来。该泵必须适合输送沙水混合物而不是水。全世界土壤种类千差万别,被疏浚的物质中也可能存在各种废弃物。泥泵和水泵特性上的最主要差别是它的内径大,叶片数较少,为耐磨采用更厚的边壁,以及水力设计时没有限制。通常避免叶片的重叠以便
阅读技巧Ctrl+D 收藏本篇文章

  现代泥泵从离心式水泵发展而来。该泵必须适合输送沙水混合物而不是水。全世界土壤种类千差万别,被疏浚的物质中也可能存在各种废弃物。泥泵和水泵特性上的最主要差别是它的内径大,叶片数较少,为耐磨采用更厚的边壁,以及水力设计时没有限制。通常避免叶片的重叠以便使混合物获得平顺的通道,减少物体与叶片的接触,尽量减少磨损。在泥泵的设计中还综合了一些特性,包括叶轮两侧的密封水冲洗,吸口密封圈,为了增加耐磨性应用的特殊合金,以及为了增加安全性、使工作压力和使用寿命最大化而应用的双层泵壳。
毕业论文网 /6/view-11555496.htm
  绞吸挖泥船通常用于基建疏浚工程,如形成港池、进口航道等。通常会将挖泥船设计成能适用各种情况的多用途工具。挖泥船的性能使其能适合疏浚密实砂、硬粘土,甚至胶结的材料及岩石。这就需要对叶轮通道给予更多的关注,以便减少挖泥船因大块石堵塞造成的停工时间。
  1、泥泵性能参数的计算
  每台泥泵都具有一些物理性能,体现在人们称为的泥泵特性中。泥泵特性给出了泥泵流量(Q)、压头(ΔP)或扬程(H)、效率(η)和功率(P)等之间的关系。因此根据本项目的设计方案,对泥泵提出了以下要求:
  挖深:在50%油、水装载状态平均吃水线下,桥架与水平夹角为45°时,最大挖深30.0m,最小挖深10.0m。
  排泥距离:标准排距为6000m。
  挖掘土质:淤泥、粘土、密实砂质土、砾石、强风化岩以及抗压强度45MPa以内的弱风化岩。
  生产率:6000m3/h,在泥泵有效工作时间内计算(挖深30m、排距6000m(其中:船上管线约200m、水上管线600m、水下2000m、陆上管线3200m),排高8.0m,土质:中细砂 D50=0.23mm)。
  本船共装3台高效泥泵。一台单壳水下泵,安装于桥架上,两台双壳舱内泵安装于泵舱内。泥泵采用新型高效、高压泥泵。
  水下泵由一台变频水下电机通过齿轮箱驱动;舱内泵分别由一台变频电机通过齿轮箱驱动。
  2、计算模型建立
  针对本项目挖泥泵的性能参数,设计泵的叶轮和蜗壳,其几何模型由进口短管、叶轮、蜗壳组成,如图1所示。
  3、网格划分
  网格划分是CFD求解技术中解决流动控制方程数值离散的重要步骤,是实现湍流数值模拟的一项关键技术。网格质量直接影响到解析的敛散性和结果的精度。进而对CFD计算的精度和效率有着重要的影响,为获的高质量的网格,将水力模型流道分成3部分,利用GAMBIT软件分别对各部分进行分块网格划分,生产非结构化的四面体网格。
  4、湍流模型选择及边界条件
  4.1湍流模型选择
  数值计算借助CFD软件FLUENT完成,选取标准湍流模型,非耦合隐式方案进行求解。采用有限体积法对控制方程进行空间离散,通过求解离散方程得到三维流场的速度和压力。对控制方程中的源项和扩散项应用二阶中心差分格式,对控制方程中的对流项应用二阶迎风格式,采用SIMPLEC 算法,实现压力和速度变量的分离求解,计算精度均为1x10-5。
  4.2边界条件
  进口边界条件采用速度进口,由质量守恒定律和无旋假设确定进口轴向速度。出口边界条件采用压力出口。在所有固体壁面上均采用无滑移边界条件和壁面函数法,动静之间的耦合采用多重旋转坐标系隐式方法(MRF)。
  5、模拟结果和性能预测
  从表2和表3的数据分析结果看,泵的扬程和效率都达到了设计的要求,扬程比设计的高一点是为了留出点设计余量,从理论上保证实型泵的扬程和效率能够达到要求。从图3和图4可看出,泵的扬程曲线变化陡峭,斜率较大,符合挖泥泵的设计要求;效率曲线高效区较宽,且在大流量区效率保持较高水平。泵的扬程和效率符合挖泥泵的流动规律,从而表明基于CFD数值计算的水力优化设计是满足设计要求的。
  6、结论
  针对项目的设计要求,应用CFD软件对挖泥泵的水力优化设计进行数值计算,通过对扬程、效率的分析,可得出以下几点结论:
  (1)通过数值计算和数值模拟分析的比较,证明了目前我公司在挖泥泵性能计算方面的公式符合设计要求,理论计算与模拟分析吻合,避免了设计中的不少缺陷,为客户选型和提供设计方案提供了依据。
  (2)当前CFD技术已经能够较真实地反映离心泵内部流场的分布情况,并能对指定工况下泵的扬程、效率、轴功率等性能参数进行比较准确的预测,从而缩短产品设计周期,降低设计成本。
  (3)通过对本项目挖泥泵性能的数值模拟分析,该设计方案理论上满足了客户的设计要求。
  (作者单位:1.石家庄强大泵业集团有限责任公司;2.河北德林机械有限公司;3.长安大学)
  作者简介
  第一作者简介:姓名:曾德英,女,1970年7月生,1997年7月毕业于哈尔滨工业大学流体传动及控制专业,学士学位,高级工程师。工作方向,水泵研发、设计.工作单位:石家庄强大泵业集团有限责任公司.
  宋亚恩.河北德林机械有限公司.
  胡少衡.长安大学.

转载请注明来源。原文地址:http://www.lw54.com/20181104/7921442.html   

绞吸挖泥船用泥泵特性分析相关推荐


------分隔线----------------------------
联系方式
微信号 biyelunwen
热点论文