城市排水泵站水力特性及整流措施

为了解弧形进水箱涵城市排水泵站水力特性,探寻改善泵站内部不良流态的整流措施,采用数值模拟方法对城市排水泵站水力流态及整流措施进行研究,并通过物理模型对整流效果进行验证。研究结果表明：弧形进水箱涵城市排水泵站的前池存在主流偏斜与分离流动现象,前池主流集中在中上层,中下层出现大范围的立面环流,底层存在回流,进水池内流态紊乱并出现旋涡,导致水泵进水不够顺畅;设计优化的“方形立柱+组合横梁”的组合式整流措施能够改善前池和进水池的水力流态,前池内的偏流和分离流动消除,底层回流消失,进水池旋涡得到有效抑制,3台水泵进水流道入口流速分布均匀度分别提升了12.0%、8.7%、8.3%,入流速度加权平均角分别提升了7.08°、9.07°、11.40°。     

泵站前池隔墩整流的数值分析

 泵站前池扩散角过大会在池中形成边侧回流,恶化水泵的进水条件,因此一般需要研究适当的整流措施。应用正交曲线坐标系下的二维水深平均数学模型,对大扩散角的正向泵站前池中设置隔墩前后的流态进行了数值模拟,以分析设置隔墩的整流效果。计算中在交错网格上对控制体积分得到离散方程,并用SIMPLEC算法求解。数值模拟表明,对所研究的泵站前池,适当设置隔墩对前池扩散角过大引起的不良流态有明显的改善效果。     

引黄工程总干三级泵站侧向进水前池水工模型试验研究

本文介绍通过水工模型试验提出的引黄入晋工程总干三级泵站侧向进水前池的优化体型及为调整水流结构而采取的整流板等工程措施，这些措施使泵站进水前池中水流流态平稳，流速分布均匀，避免了在各种工况下前池中产生螺旋流及水面串通漏斗漩涡，能保证水泵安全、正常、高效运行。     

水源地取水泵站水流流态数值模拟与改善

为解决取水泵站预沉池内水流流态紊乱、曝气池及前池存在大面积回流区及旋涡等问题, 针对某一具体水源 地取水泵站, 基于三维不可压缩流体的有限体积法和标准 k2E 湍流模型, 采用 ANSYS CFX 软件对该泵站预沉池、 曝气池及前池进行数值模拟计算。通过对计算结果进行后处理, 分析了取水泵站所选横断面水流流态、流速云图以 及压力云图。在原方案基础上通过对曝气池廊道转角处设置倒圆角、廊道转角内设置/ U0 形导流墙与 1/ 4 弧形导 流墙、前池内设置八字形导流墩及泵机组间设隔墩来对泵站进行优化。优化后改进方案与原方案相比, 廊道转角处 脱流、回流现象得到改善, 曝气池及前池内大范围回流区域消失, 泵站整体水流不存在明显的不良流态。该研究成 果对于优化内水流流态, 预防泥沙沉淀, 提高泵站运行稳定性、高效性、安全性有一定的指导意义。     

侧向进水泵站流态模拟及改善研究

为解决侧向进水泵站前池和进水池内部大范围漩涡问题,以某一具体泵站为工程基础,基于三维不可压缩流体的雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型,采用ANSYS CFX软件对前池和进水池进行数值计算,采用定性方法分析了前池和进水池所选横断面流态,采用定量方法分析了进水池内部所选纵断面特征线上轴向速度均匀度。通过数值计算流线图发现:对于原始方案,水流以斜交形式进入进水池,侧向进水泵站2#至5#进水池右侧边壁处存在大范围回流区域;为改善原侧向泵站进水结构的不良流态,通过多方案整流措施的数值计算,相比于原方案,采用导流墙和立柱相结合的整流措施,前池及进水池内大范围回流区域消失,整流后进水池纵断面特征线上的轴向速度均匀度总平均提高18.15%,最大提高至27.82%。研究成果为改善侧向进水泵站流态提供了参考。     

关于泵站前池流态的改善措施研究

泵站前池的水流流态对水泵的性能起着至关重要的作用,然而由于前池的设计不足,在工程实践中,往往会出现前池流态恶化,影响水泵正常运行的情况发生。通过分析前池水流流态,阐述了各种改善前池流态的措施,并结合工程实例比较了泵站前池优化前后的水流流态,验证了优化方案的可行性。     

泵站大扩散角前池楔形导流墩设置方案优化试验研究

泵站前池扩散角对水流流态存在直接影响,采取科学、有效的整流措施,改善前池水流流态具有重要的工程意义.以某泵站改建工程为例,利用模型试验的方式探讨楔形导流墩对前池流态的改善作用,并提出最佳设置方案.试验结果显示,优化后的设置方案可以获得良好的前池流态改善效果,建议在工程设计和建设中采用.     

印尼BANTEN电厂取水泵站取水流道试验研究

大容量电站循环水泵房进水流道水力性能设计对保证循环水泵的安全和高效运行是至关重要的,良好的流道设计不仅对水泵安全、优化运行有利,同时它也是优化水泵房布置降低投资的前提条件。通过印尼万丹超临界燃煤电站取海水泵站的水工模型试验,研究大型取水泵站前池及进水流道的流态,分析产生不良流态的原因,提出改善前池及进水流道水流流态的不同措施,如消涡板、底坎及整流墩等。采取治理措施后各工况条件下,流道内水流均匀,无有害漩涡产生,机组运行平稳,从而提高了泵站效率和保持安全经济运行,为类似工程提供参考。     

弯道河段下游泵站进水前池流态及整流措施

为改善弯道水流在泵站前池引起的偏流、回流、吸气旋涡等不良流态,基于FLUENT软件,将雷诺时均N-S方程与RNG k-ε双方程紊流模型应用于某实际工程侧向进水泵站前池的三维数值模拟中,对比分析整流前后泵站前池及进水流道流态的流速、流线变化,并建立流速分布均匀度目标函数,定量分析泵站进水流态的优劣。结果表明:在前池增设复合式导流墩并延长导流墙能够有效地调整弯道水流流向,减弱前池中的偏流和回流,提高水流的顺直度与均匀度,改善泵站进水条件,提高枢纽运行的工作效率。     

沿海电厂循环水泵流道的水力特性 及优化研究

结合防城港电厂工程,对循环水泵流道进行了物理模型试验,重点研究了流道的水力特 性,包括引水沟来水的扩散消能特性、旋转滤网及吸水室的水流流态特征、吸水喇叭口进水断面 的流速分布规律等。针对原设计前池扩散不充分、出流不均、泵体管外环流等问题,提出在前池 扩散段设置消能横梁和在循环水泵中心线上游设置淹没胸墙等整流措施。该优化方案能有效阻断 吸水室内的表面回流通道,起到改善流态和消能的作用,从而满足循环水泵的运行要求,并且能 够有效节省土建投资。     

超窄联合泵房前池水力性能优化:实例研究

火/核电站的泵房前池作为循环水系统的重要组成部分,关系到电站整体的稳定、安全和高效运行。本文以单进流条件下,纵横比为0.193,且进流平面扩散角达到180°的某核电站超窄联合泵房前池为研究对象,通过多方案多组次的系统模型试验,提出了半圆形扩散墩和悬空隔板相结合的水力性能优化措施,在不大幅改变原设计方案的基础上,消除了原方案前池内水体的大幅紊动、壅高和强回流等不利的水力现象,提高了泵房流道各断面流速分布的均匀性,基本实现了泵房吸水室两侧进水断面的对称进流,同时降低了泵房吸水室内的水面涡强度,使得泵房流道整体的水力性能得到优化。研究成果可为类似火/核电站泵房前池的设计和水力性能优化提供参考。     

基于CFD方法的竖井贯流泵装置进出水流道优化设计

运用计算流体动力学方法,基于雷诺时均Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型,针对通吕运河水利枢纽工程贯流泵装置特征扬程和设计参数对全流道进行数值模拟,在给定的水位资料和土建控制尺寸范围内,对竖井贯流泵装置进、出水流道进行了CFD分析和水力设计优化。通过对三种不同竖井宽度的进水流道内部流态分析、水力损失计算和泵装置效率预测,优选竖井最大宽度确定为5.4 m,该方案设计工况下进水流道水力损失为0.053 m。通过对三种不同出水流道设计方案内部流态分析、对水泵的效率影响和水力损失计算,上翘角对直管出水流道内部流态、水力损失和泵装置效率产生一定的影响,对比分析采用底部上翘角为3.56°的直管式出水流道具有较优的水力性能,且采用该方案时挡土翼墙高度可减少约1 m。竖井贯流泵装置内流CFD分析与进出水流道优化设计可为同类型泵站的设计提供优化参考。     

城市供水泵站启停机对前池涌浪的影响

在调压室理论基础上,分析了泵站前池涌浪的波动周期和规律,并据此得出了单泵和多泵运行工况下,水泵不同时间间隔启停机的涌浪叠加效果。研究表明,数值计算结果与理论分析的规律一致,前池最不利的涌浪叠加时刻为上游管道流量的最大（小）时刻,该时刻对应前池水位变化梯度最大的时刻。在单台水泵进行启停机操作时,泵站其他正常运行机组的台数越多,越有利于平抑因该台水泵启停机而产生的前池涌浪叠加幅值。     

三维数值模拟在泵站侧向进水前池的应用

泵站布置形式因进水方式不同通常分为正向和侧向两种进水方式,侧向进水时前池来流方向和前池中的主流方向存在夹角,此时由于弯道水流的运动特性,侧向进水前池容易产生主流脱壁、回流和漩涡等不良流态,难以形成良好的水泵进水条件,影响机组的安全运行。针对古德洛尔电厂一期侧向进水泵站前池,采用RNGκ-ε双方程紊流模型封闭雷诺平均的N-S方程,利用SIMPLEC算法对泵站前池及部分引水明渠水流流场进行三维数值模拟,对比分析设计方案修改前后前池水流的流速、涡量、水面线等水力参量分布特性,并以典型断面流速分布均匀度为目标函数分析整流措施前后前池内流速分布均匀度变化,验证了增加合理的整流措施可以有效改善前池流态。     

最高扬程与平均扬程相差较大的特低扬程泵站选型研究

设计规范要求"在平均扬程下水泵应在高效区工作"与"最高扬程时应保证稳定运行",对于最高扬程与平均扬程相差较大的特低扬程泵站,两者往往较难兼顾,该类泵站的选型难度很大。针对此类泵站,以新村枢纽为典型案例,为寻求高效率、易维护、低造价的泵型,进行了多方案比较,对电机调速、定速方案进行了分析,最终选择了竖井贯流泵及其定速方案。结果表明:根据工程特点,泵站选型时不必拘泥于平均扬程下必须在最高效区;运行中提前开泵、预降内河水位,适当提高实际扬程,延长水泵位于高效区运行时间,即能达到节能目的。泵装置水力性能优化及模型试验表明:泵装置的综合水力性能优良,水泵选型和流道设计合理;模型装置马鞍区峰点扬程大于2.8 m,满足泵站最高扬程稳定要求。溧阳城市防洪工程三大枢纽及新沟河延伸拓浚工程遥观南枢纽泵站均采用此泵型,工程于2013年起陆续投入使用,从运行效果看,机组运行状态良好。     

惠南庄泵站前池流道模型试验研究

对南水北调中线一期工程北京段有压输水方案的惠南庄泵站前池流道的水力特性进行试验研究，提出了前池流态及进水口总扩散角、水泵进水池内、外流态及漩涡型态，前池水面线及水面波动等项成果，验证了前池系统水力设计的可行性及合理性。     

闸站并列布置工程泵站前池流态改善

为研究闸站并列布置工程泵站运行时清污机桥位置对前池内水流流态的改善效果，以南水北调东线刘山泵 站工程为例，基于 Navier-Stokes 方程和 Standard?k-ε 湍流模型对前池原设计方案和改进设计方案的进水流场进行 了定常数值模拟，分析比较不同开机组合时前池流场分布和流道进口后断面的流速分布均匀度及速度加权平均 角度，并进行水工模型试验验证。结果表明：原设计方案前池在 4 号和 5 号机组进水流道进口前存在回旋区，4 号 机组流道进口前产生有害吸气旋涡；改进设计方案前池将清污机桥整体向泵房方向移动 25?m，并将节制闸与泵站 间导流墙长度减短使其头部与清污机桥墩齐平，不仅消除了 4 号机组流道进口处有害吸气涡，还将 4 号机组进水 流道进口流速分布均匀度平均提高 2.5%，泵站进水流态改善显著。通过调整泵站进口清污机桥桥墩位置解决了 前池流态存在的问题，不需再另增底坎、立柱和导流墩等措施，研究成果可为同类型工程研究提供参考。     

斜向管涵进流城市雨水泵站箱涵流态分析及整流措施研究

为了研究斜向管涵进流对城市雨水泵站水力流态特性的影响,探寻改善不良流态的有效整流措施,基于计算流体动力学(CFD)方法,开展斜向管涵进流城市雨水泵站箱涵流态分析及整流措施研究。针对不良进水流态,通过在闸门井内设计布置了3种不同的整流措施,分析比较各整流措施对箱涵进水流态及其配水均匀性的改善效果,优选出最佳方案并进行物理模型试验验证。研究表明:斜向管涵进流容易造成箱涵各孔流量分配不均且存在偏流、回流、旋涡等不良流态,从而恶化前池进水流态和影响泵站安全运行;采用"分流墩、组合梁以及相背布置短导流墩"的组合式整流措施可以显著改善闸门井、箱涵以及前池进口处的不良流态,有效提高箱涵各孔的流量分配的均匀程度,其中箱涵各孔流量分配不平衡度降至±0.03之间、箱涵总流量分配均匀度提高为0.905。本文的研究成果可为同类型城市雨水泵站设计提供有益的参考。