為了解井筒式潛水軸流泵出水管道內部水流運動特點，提升井筒式潛水軸流泵的裝置效率，利用FLUENT軟件，采用標準κ-ε方程湍流模型和壓力修正SIMPLE算法，并結合VOF方法處理出水池氣液交界面，對4種進水口流量下的井筒式潛水軸流泵出水管道進行了數值計算，獲得了進水口流量的改變對出水管道水力特性的影響規律。

　　上海市大中型潛水泵站中86.7%的主水泵為軸流泵，且以立式半調節為主，同時大中型潛水軸流泵站中出水管多為井筒式出水管，其內部流態對泵站裝置性能影響較大。然而，上海市大部分大中型井筒式潛水泵站建于20世紀80年代，限于當時的技術水平，水泵設計運行流量存在偏差，這嚴重影響了水泵的安全、高效運行。因此，對上海市大中型井筒式潛水泵站出水管道內部流場進行分析顯得尤為重要。近年來，CFD技術已成為內部流場分析的重要手段之一，該技術通過計算機數值模擬計算，深化了人們對出水管內部流場規律的認識。

　　鑒此，本文以上海市污水處理廠井筒式潛水泵站為例，采用FLUENT軟件和標準κ-ε方程湍流模型對井筒式潛水軸流泵站出水管道進行了數值模擬分析，總結出井筒式潛水泵站出水管道水力特性受水泵抽水流量(進水口流量)變化的影響規律，以期為上海市正在進行的潛水泵站更新改造提供技術指導。

1、計算模型的建立

　　1.1、控制方程

　　潛水軸流泵從啟動到穩定運行時整個出水管道內部近似為三維定常不可壓湍流流動。由Boussrnesq渦粘性假設，得出絕對坐標系下不可壓牛頓流體的連續性方程和動量守恒方程分別為：

　　2.4、排氣分析

　　表3為不同進水口流量下出水管道排氣分析。圖7為進水口流量與水流穩定運行時間關系曲線。由表3、圖7可看出，水流的挾氣能力與進水口流量大小呈同步變化。當水泵運行穩定、流量較小時，井筒頂部始終存在空氣，隨進水口流量增大，井筒頂部殘留的空氣體積逐漸減少，當流量增大到某一值時出水管空氣即可全部排完。

表3　不同進水口流量下出水管道排氣分析

圖7　進水口流量與水流穩定運行時間關系曲線

結語

　　a.從進水口斷面到出水口斷面，水流整體流態較平順，井筒頂部和水平管下部均存在回流區，回流區范圍與進水口流量呈同步變化趨勢。當進水口流量較小時，水泵運行達到穩定后，井筒頂部仍殘留氣泡，隨著進水口流量的增大，氣泡體積逐漸減少，當增大到一定值時出水管即充滿水。井筒頂部左側附近的回流區面積隨進水口流量的增大逐漸變小，而水平管處回流區面積卻逐漸變大，同時回流區起始斷面逐漸向水平管與井筒的銜接處靠近。

　　b.進水口流量的改變對整個出水管道相對總壓強沿程分布影響較小，壓強沿程分布較平緩，未出現局部負壓，整體分布較合理。水平管Ⅲ-Ⅲ斷面最大壓強基本分布在管道兩側邊緣附近、最小壓強分布在管道上下側邊緣附近，隨著進水口流量的增大，回流區局部變化越來越劇烈，最大壓強與最小壓強的差值也隨之增大。

　　c.隨著進水口流量的增大，出水管道水力損失也逐漸增大，局部水頭損失系數(相對于井筒動能)基本維持在0.85左右。