[1]张二峰,潘强,袁寿其,等.基于熵产理论的大型后置灯泡贯流泵灯泡体水力优化设计[J].江苏水利,2025,(02):11-17.
　ZHANG Erfeng,PAN Qiang,YUAN Shouqi,et al.Hydraulic optimization design of bulb body of large rear-mounted tubular pump based on entropy production theory[J].JIANGSU WATER RESOURCES,2025,(02):11-17.
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基于熵产理论的大型后置灯泡贯流泵灯泡体水力优化设计()
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《江苏水利》[ISSN:1006-6977/CN:61-1281/TN]

卷:
期数:
2025年02期
页码:
11-17
栏目:
水利规划与设计
出版日期:
2025-03-10

文章信息/Info

Title:
Hydraulic optimization design of bulb body of large rear-mounted tubular pump based on entropy production theory
文章编号:
1007-7839（2025）02-0011-0007
作者:
张二峰1; 潘强1; 袁寿其1; 张仁田2; 黄从兵3; 张德胜1
（1.江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心，江苏 镇江 212013；2.江苏省水利勘探设计研究院有限公司，江苏 扬州 225127；3.南水北调东线江苏水源有限责任公司，江苏 南京 210019）
Author(s):
ZHANG Erfeng1;  PAN Qiang1;  YUAN Shouqi1;  ZHANG Rentian2;  HUANG Congbing3;  ZHANG Desheng1
（1.National Research Center of Pumps and Pumping System, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China；2.Jiangsu Surveying and Design Institute of Water Resources Co., Ltd., Yangzhou 225127, China；3.The Eastern Route of South-to-North Water Diversion Jiangsu Water Resource Co., Ltd., Nanjing 210019, China）
关键词:
贯流泵; 熵产; 灯泡体; 漩涡
Keywords:
tubular pump;  entropy production;  bulb body;  vortex
分类号:
TV675
文献标志码:
B
摘要:
大型灯泡贯流泵广泛应用于调水工程、防洪排涝等重要领域，其中，灯泡体尾部的脱流问题是机组运行稳定性的关键因素之一。基于扫掠优化与熵产最小化理论，对大型灯泡贯流泵装置泡体尾锥段的长径比进行了优化，并对系统的水力性能及内部能量损失特性进行了深入分析。研究结果表明：通过优化灯泡体尾锥段的长径比，扬程提升了4.5%，效率提高了3%，泡体段的流动损失降低了21.7%。此外，湍流熵产在尾锥段中占据主导地位，是贯流泵中不可逆能量损失的主要来源。随着长径比的增大，湍流熵产逐渐减少，但过大的长径比会导致壁面熵产增大，从而增加总熵产。泡体尾部的涡流区域为高熵产的集中区域，流动分离引发的涡流显著增加湍流动能与能量损失。通过熵产理论，可以有效识别高损失区域并量化其损失程度，为大型灯泡贯流泵的水力优化提供了理论支撑。
Abstract:
Large bulb tubular pumps are extensively used in crucial areas such as water transfer projects and flood control, and the issue of flow separation at the tail of the bulb is one of the key factors affecting the stability of the unit’s operation. Utilizing sweep optimization and entropy production minimization theories, this study optimizes the length-to-diameter ratio at the tail of large bulb tubular pump devices and thoroughly analyzes the internal hydraulic performance and characteristics of energy loss within the system. The study results show that by optimizing the length-to-diameter ratio at the tail of the bulb body, the head is increased by 4.5%, efficiency is improved by 3%, and flow losses in the bulb section are reduced by 21.7%. Additionally, turbulent entropy generation is predominant in the tail cone section, serving as the principal source of irreversible energy losses in the tubular pump. With the increase in the length-to-diameter ratio, turbulent entropy generation gradually lessens; However, an excessively large length-to-diameter ratio will lead to an increase in wall entropy production, thereby increasing the total entropy production. The vortex area at the tail of the bulb body is a region with concentrated high entropy production; flow separation induces vortex formation, increases turbulent kinetic energy, and causes energy losses. Through the entropy production theory, high-loss areas can be effectively identified and their loss levels can be quantified, providing theoretical support for the hydraulic optimization of large bulb tubular pumps.

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备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2024-09-28
基金项目：江苏省水利科技项目（2021007）
作者简介：张二峰（1994—），男，博士研究生，主要从事流体机械及工程研究。E-mail: 1603073043@qq.com
通信作者：张德胜(1982—），男，研究员，博士生导师，主要从事流体机械及工程研究。E-mail: zds@ujs.edu.cn
更新日期/Last Update: 2025-02-15