变容式多腔森林消防泵的内部流场仿真分析

在森林消防以水灭火装备领域,传统离心式消防泵输水距离近、扬程低,而基于三角转子发动机设计的容积泵较少,国内外在相关容积泵的研究上也很匮乏。容积式泵作为新的结构形式泵,具有体积小、输送距离远、扬程高等特点。对基于三角转子发动机进行设计的森林消防泵进行了内部流场仿真分析。建立该消防泵的三维模型,运用UDF编程实现该消防泵三维动网格仿真,选取双方程模型RNG k-ε湍流模型。进水口设为标准大气压,进水口边界条件设置为press-inlet,出水口边界条件设为press-outlet,并在该泵流场内部设置相关参数监测点、监测面,对该森林消防泵进行内部流场模拟,分析其内部流动特性。研究了森林消防泵在进出口管径相同的情况下,不同转速对该森林消防泵内部流场的影响,以及对泵的流速、流量、扬程等性能参数的影响,分别对不同转速下泵的压力场、速度场进行分析可知,在出入口管径不变的工况下,随着转速的提高,泵的出口压力、出口流量均有明显提升。在整个吸水排水过程中,进水排水流畅无滞留现象,泵的工作状态良好。选取流量和扬程作为评价泵性能优劣的指标,并对相关参数进行数值分析可知,提高转速可以提高泵的流量和扬程。当转速为5 000 r/min时,最大出口流量为0.012 7 m~3/s,最大出口扬程可达494.65 m。本研究成果对变容式多腔森林消防泵的设计具有一定的参考意义。

江苏省“333高层次人才培养工程”(BRA2016429); 江苏高校“青蓝工程”项目; 江苏省重点建设学科“林学”;

森林消防泵; 动态网格; 流场仿真; 数值分析;

10.13360/j.issn.2096-1359.201904040

S776.29

4114-1218838K
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