灯泡贯流泵装置具有进出水水流平顺、水力损失小、装置效率高等特点，具有较大的应用价值和发展潜力。近年来，随着计算机技术的发展以及CFD理论和技术的成熟，有限元分析模拟方法在研究水泵装置方面得到越来越广泛的应用。陆林广等通过对前置、后置灯泡贯流泵内部流场的数值模拟，发现采用数值模拟方法研究灯泡贯流泵装置内部的三维流动及灯泡贯流泵的水力性能是可行的。金燕等通过对后置灯泡贯流泵装置内部流场进行数值模拟，分析了泵装置内部速度场的分布，通过将数值模拟计算结果与模型试验的数据对比，发现两者在高效区附近吻合较好，但在小流量和大流量工况下存在偏差。
      对流固耦合问题的研究可以追溯到19世纪初，人们对于流固耦合现象的早期认识源于机翼及叶片的气动弹性问题。近年来，一些学者将流固耦合方法应用在水力机械研究领域。叶轮作为灯泡贯流泵的关键部件之一，其刚强度性能影响到机组的运行安全性．施卫东等通过单向流固耦合模型对多级潜水泵叶轮进行应力变形分析，发现该叶轮最大等效应力及变形量主要受流体压力作用的影响。郑小波等采用有限元方法进行应力计算，实现了轴流式水轮机叶片的刚强度分析，结果表明叶片的应力和变形最大值出现在最大水头额定出力工况．肖若富等利用顺序流固耦合方法对混流式水轮机转轮在各种工况下的应力特性进行计算，结果表明大部分工况下转轮叶片最大静应力基本上与水轮机功率呈线性关系．李伟等应用单向流固耦合方法对斜流泵叶片进行分析，发现最大应力出现在叶片中间区域，最大等效应力远小于材料的疲劳极限，叶轮最大变形出现在叶片轮缘处，流体作用力是影响叶轮强度的主要因素。
      文中应用Fluent软件对灯泡贯流泵进行全流道数值模拟，分析其内部流场并预测其外特性，并应用ANSYS Workbench软件采用顺序流固耦合方法对叶轮进行结构场分析，得到不同工况下叶轮叶片表面的静应力分布，为灯泡贯流泵装置的优化设计及安全运行提供一定的参考。
      本次所计算的灯泡贯流泵性能参数分别为流量Qd=4 850.3 m3/h，扬程Hd=4.39 m，转速n=740r/min，功率Pd=69.4 kW，效率ηd=83.5%，其几何参数分别为叶轮叶片数Z=3，叶轮直径D=700mm，导叶叶片数Zg=5，泵水体部分造型如图所示。
      由于灯泡贯流泵结构比较复杂，利用ANSYS ICEM软件对流体区域进行非结构网格划分，并对叶轮和导叶区域进行网格加密，通过对不同网格数进行定常计算后比较外特性的值，同时为了节省计算资源，最终选用网格总数为1 743 631。
      采用雷诺时均N-S方程描述灯泡贯流泵内部不可压缩的湍流流动，湍流模型采用RNG k-ε模型．RNG k-ε模型是由标准k-ε模型改进而来的，在RNG k-ε模型中，通过修正湍流黏度，考虑了平均流动中的旋转及旋转流动情况。
      在计算中，采用速度进口(velocity-inlet)边界条件，在进水喇叭管前加一进水段，以保证进入流道的水流更符合实际状况。进口流速由每个工况点的流量求得。
      采用压力出口(pressure-outlet)边界条件，并在出水流道的出口处加一段出水延伸段，出口设在该段的出口面，以保证出口处的流动是充分发展的湍流，压力值设为0。
      计算中，装置的进出水流道壁面、导叶体以及灯泡体均设置为静止壁面，采用无滑移条件，近壁区应用标准壁面函数．所有与叶轮一起旋转的壁面(轮毂、叶片的压力面和吸力面)均设为运动壁面，转动速度与叶轮旋转的速度一致。

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