泵站锥形侧向进水前池水流流动特性分析

结合泵站锥形侧向前池工程设计,应用大型商业软件建立其三维数学模型,基于CFD数值模拟技术,分析了泵站锥形侧向前池水流流动特性。结果表明,水流经过锥形侧向前池折向弯曲进入进水池,前池流态较为平顺,但进水池水流主流偏向一侧,形成较大回流区,低流速分布范围较广;水流进入1#至4#进水池时弯曲程度越大,进水池断面流速分布均匀度越来越小,甚至出现负值,会降低水泵机组工作效率;当泵站设计采用锥形侧向前池时,进水池水流流态需要通过工程措施整流,或创新设计新型进水池。     

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°。     

“Y”形导流墩几何参数对侧向进水泵站前池流态影响

为改善侧向进水泵站前池流态,基于CFX软件,采用RNG k-ε紊流模型,对无整流措施和布置"Y"形导流墩情况下的侧向进水前池进行了数值模拟,分析"Y"形导流墩位置、高度、角度、长度等因素对侧向进水泵站前池流态的影响。数值结果表明:无整流措施时,泵站前池左侧区域存在大面积回流区,泵站右侧机组水流偏斜非常明显,对机组有不利影响;"Y"形导流墩具有分流作用,通过在进水池前布置"Y"形导流墩可显著均匀流速、消除回流区,水流能够更均匀地流入各台机组。研究发现,当"Y"形导流墩位于进水池前33.33 D0、高度为1.11 D0、角度为120°、长度为2.78 D0时,侧向进水泵站前池流态有明显改善,进水池前行近流速分布更加均匀。     

深层隧道进流式泵站前池流态及整流措施研究

为改善深层隧道进流式泵站前池内的旋流、偏流等不良流态,基于RNG k-ε 湍流模型对前池流态进行数值模拟,研究适用于此类城市排涝泵站的整流措施。数值计算结果表明:泵站前池、进水池内存在局部立面旋滚、螺旋流、斜向流、流速分布上高下低等不良水力现象,致使泵站进水流道水力条件不佳;采用双层环形板和两组导流墩的组合式整流措施可抑制前池、进水池中的立面旋滚、螺旋流和斜向流流态,从而有效改善流道的进水条件,提高进水流道进口处流速分布均匀度,使泵进水状况变好,提高泵站运行的可靠性。     

城市输水泵站前池流态及整流措施

鉴于城市输水泵站受用地限制,一般布局较为局促,前池内易产生回流、漩涡等不良流态的现状,为改善前池流态,结合某底部涵管进水形式的城市输水泵站,采用雷诺时均方程结合RNG k-ε湍流模型,对泵站前池流态进行了数值模拟,研究适用此类城市输水泵站的整流措施。数值模拟计算结果表明,泵站前池两侧存在大尺度回流,进水池进流流量分配不均,水泵进水条件较为恶劣;采用八字形导流墩和底坎的组合式整流措施,能有效地将密集居中的主流分散,消除前池两侧的大尺度脱壁回流,均化进水池进流,使泵进水状况变好,提高泵站运行的可靠性。     

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。     

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。     

分水导流墙在城镇泵站侧向进水间的应用

城镇泵站侧向进水间水流流态紊乱,影响水泵性能,给泵站运行带来影响。应用大型商业软件建立侧向进水间水流三维数学模型,采用CFD数值模拟方法分析。结果表明,侧向进水间设置分水导流墙,1#进水间水流流态得到较大改善,回流消失;2#进水间特征断面流速分布均匀度值较变小;设置单一整流措施仍达不到水力最优要求。     

隔墩整流在城镇泵站侧向进水池的应用

城镇泵站侧向进水间设置隔墩后,1#进水间消除了大尺度回流,2#进水间水流主流偏离及底层水流翻转现象得到一定改善;1#、2#进水间特征断面回流强度及回流范围均有较大幅度减小,1#特征断面流速分布均匀度出现正值;隔墩在侧向进水间整流具有一定效果,能改善水流流态,同时也说明了单一隔墩整流效果有限,需要多种整流手段结合应用。该研究成果对泵站侧向进水间设计具有一定借鉴意义。     

多机组泵站复合前池水流流动数值模拟研究

对某多机组泵站复合前池水流流动进行了CFD数值模拟计算,结果表明:复合前池各自泵房机组水流流动区域都出现了大范围回流区和低速区,水流流态紊乱,严重影响进水池进水均匀性;各泵房进水池有多台机组处于流速分布低速区和前方进水回旋等不良进水条件,甚至出现大尺度回旋;该多机组泵站复合前池平面布置图不合理,须进行CFD数值模拟或水工模型试验水力优化,获得最优水力性能。     

大型泵站进水前池复杂流态下机组启动组合优化

为解决杭州三堡泵站同时受正向和侧向进水水流影响的问题,建立进水建筑物二维数值模型,通过数值模拟计算不同机组启动组合和泵站前池的流场,以此评价前池水流的均匀性,分析涡流、脱壁等不利水流状态。通过提出泵站运行时不同台数机组的最优组合,以提高前池运行的平稳性、泵站机组设备的安全性。计算结果表明,采用二维数值模拟进行分析的研究方法可行,对大型泵站前池复杂流态下机组启动组合优化有一定参考价值。     

侧向引水及进水泵站进水流态CFD 模拟分析与优化

应用realizable k - e紊流模型与SIMPLEC算法,对某侧向引水及进水泵站进水侧水流流场进行数值模拟和流动分析,分析表明,该泵站的进水侧水流具有弯道水流特点,数值模拟结果与理论分析结论相吻合。根据该类泵站进水侧水流流场特点,提出采用导流栅作为水力优化途径,并以泵站进水断面处动量分布和进水池断面平均流速均匀度为评判依据,对不同的导流栅整流方案的水力优化效果进行数值模拟研究。成果表明,设置导流栅对泵站引水段的动量分布具有明显的调整作用,泵站进水断面的流速分布与引水段动量分配均匀度有关。适宜尺寸的导流栅可以有效减弱引水段的进水环流作用,使水流在转向后纵向流速较快地恢复正常分布,从而进一步提高泵站进水池流量分配的均匀度。     

鸡冠石污水处理厂进水泵房模型试验与设计优化

通过大型城市污水泵房水力模型,进行集水池的流态观察和流场测试,管路的水力损失试验,抗吸气性能试验,集水池、出水井的浪涌试验,组合开泵运行性能试验等,提出了污水处理厂进水泵房设计的优化措施。使运行更稳定,流态更合理,并进行了优化方案的验证。在水泵组合运行时增加了流量,提高了效率。     

整流罩在泵站肘形进水流道中的应用效果分析

肘形进水流道广泛应用于大型低扬程泵站,其弯曲段的内侧与外侧曲率半径相差较大,故流道出口存在较严重的流动不均匀性,从而影响泵站工作效率。针对此问题,本文设计了一种装在肘形进水流道末端的整流罩,并采用计算流体力学方法对传统肘形进水流道和加装整流罩的进水流道进行了对比分析。研究发现,传统肘形进水流道在弯曲段内,内侧流速比外侧流速高28.4%。在进水流道末端加装整流罩之后,进水流道出口速度分布均匀度基本保持不变,但设计工况下出口水流平均偏流角由原来的13.1°减小至4.3°,降低70%以上,水泵扬程增加2.3%,水泵效率增大2.5%。上述结果表明,整流罩在减小了进水流道出口水流平均偏流角之后,使水泵进口流态得到改善,从而降低了泵内流动损失,提高了水泵扬程和效率。该项研究工作对改善大型泵站水力设计,提高泵站运行效率具有参考价值。     

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。     

泵站矩形及蜗形进水池的水力特性数值模拟

泵站进水池作为泵站的重要进水建筑物,后壁平面形状对水泵的进水流态和水泵的工作效率都有一定的影响。此文应用CFD技术,将流速均匀度和流量作为水泵性能评估的依据,设定了多个设计工况,对矩形后壁、蜗形后壁以及水面加设隔板后水流的流态进行了数值计算,系统地分析了各工况下的进水池内的流动特性,揭示了矩形和蜗形进水池水流流动的水力性能差异,对类似进水池的设计和改造具有一定的参考意义。     

水平吸水管悬空高对泵站进水池进水特性影响

针对某些大型泵站进水池进水特性不良,泵站运行效率严重下降等问题,采用ICEM-CFD软件来构建泵站进水池三维模型并进行网格划分,利用计算流体力学中的Fluent软件,基于标准的k-ε湍流模型,对泵站进水池流态进行了数值模拟,并研究了水平吸水管悬空高对泵站进水池进水特性的影响。研究结果表明:水平吸水管悬空高与泵站进水池的进水特性关系密切,适当增加水平吸水管悬空高能够明显改善进水池的进水特性,然而一味地增大吸水管的悬空高的做法并不可取,因此,推荐泵站水平吸水管的悬空高取值范围为1.2~1.5 D。     

双向潜水贯流泵装置内流及水力性能分析

为明晰双向运行时潜水贯流泵装置的内流特征及水力性能,采用数值模拟技术对双向潜水贯流泵装置进行全流道计算,通过模型试验验证数值计算的有效性。结果表明：在叶轮的叶片安放角0°、双侧可调导叶的叶片调节角0°且灯泡体位于内河侧时,泵装置在排涝工况时最高效率为59.29%,引水工况时泵装置最高效率为58.41%;双向运行各流量工况时,叶轮进水侧的过流结构内部流线均平顺流态较好,叶轮出流侧的过流结构内部流态相对紊乱;在双向运行时,直管式流道的出口面轴向速度分布均匀度均大于92%,速度加权平均角均大于89°,直管式进水流道为叶轮提供良好的入流速度分布;在高效工况时,泵装置出水流道进口的偏流角均低于导叶体出口;叶轮所受的轴向力均随着流量的增大而减小。研究成果为双向潜水贯流泵装置的结构优化提供了一定的参考价值。     

基于响应曲面模型的泵站进水池参数优化方法研究

泵站进水池的结构参数,特别是吸水喇叭管参数取值对泵站整体流态影响很大。本文基于响应曲面模型和CFD数值模拟,以垂直布置的吸水喇叭管悬空高、后壁距和淹没深度为设计变量,以进水池压力场、速度场和涡量场评价指标的加权函数为目标函数,进行2因素和3因素的优化设计分析。研究结果表明,变量之间对进水池流态的交互作用较大,淹没深度对最优悬空高、后壁距的影响不可忽略,且淹没深度与悬空高的交互作用(P=0.0019)较其与后壁距的交互作用(P=0.0696)大。针对本文垂直布置型式的吸水喇叭管,推荐最优参数组合是悬空高0.77 D,后壁距0.37 D,淹没深度2.19 D。在该组合下实际值与预测值误差不大于4.82%,与泵站设计规范推荐值相比,其计算域水力损失降低0.98%,流速分布均匀度提高5.92%,机组纵剖面涡量分布特征值降低3.1倍,大大改善了进水池的流态。这表明所建立的二次多项式响应面模型能够较精确地表示设计变量与目标函数之间的关系,基于响应曲面模型的优化设计方法可有效用于泵站进水流场的流态优化。