复杂土壤分布特征及暗管排水响应模拟

盐碱地中障碍土层的存在可能会导致排水工程无法充分发挥其应有作用,这对其治理提出了很大挑战。以宁夏回族自治区红寺堡为研究区域,实地取样调查了不同点位的复杂土壤分布特征,基于HYDRUS二维模型分析了不同黏土层位置对于暗管排水流量的影响作用,并提出复杂土壤条件下的排水建议。结果表明,土壤存在弱透水层且无其他治理措施时,土壤盐分普遍偏高,弱透水层的位置不具有固定位置和特征,总体来说,弱透水层厚度以10~20 cm偏多。当黏土层位于暗管层时,10 cm黏土层就会导致暗管排水量减少20%,暗管上部10 cm位置处的黏土层对于暗管排水效果影响最大,较常规地下排水量减少22%;当黏土层位置超过2倍暗管埋深时,对于暗管排水量的影响较小。根据不同弱透水层的位置,合理设置排水排盐方式对盐碱地改良具有重要意义。

低比转速高效贯流泵模型优化设计与试验研究

为深入研究后置灯泡贯流泵装置的性能,采用CFD数值模拟技术,对贯流泵叶轮和导叶体进行了优化设计,对叶片翼型、个数、厚度,导叶片的数量,距转轮出口距离对水泵性能的影响等进行了分析,且在分析过程中突破了传统贯流泵的运行范围,从而得到了低比转速高效贯流泵的水力模型。该模型的设计流量为0. 344 m^3/s,扬程为8. 22 m,比转速为630,装置效率最高为83. 45%。对得到的水力模型进行了模型试验验证,验证结果表明,数值模拟和模型试验性能曲线的变化规律一致,两者结果较为吻合。研究成果可为今后低比转速高扬程贯流式泵站工程的规划设计提供选型参考。

高良涧闸安全监测现状分析与对策研究

随着基于数字孪生流域的计算、仿真和优化等智慧水利技术的不断发展,水闸安全监测等非工程措施日趋重要。针对高良涧闸现有安全监测设施及观测成果进行分析,提出增设GNNS变形监测设施,修复完善扬压力监测设施,进行监测成果动态分析、开发安全监测自动化管理系统等安全监测改造提升方案,为后期工程数字孪生建设奠定基础,并为灌溉总渠沿线工程除险加固、拆建项目提供借鉴。

水闸工程观测典型年数据处理与成果分析

工程观测是水闸工程管理的重要内容之一,尤其对于建成时间早、运用频次高的水闸,工程安全监测尤为重要。本文对阜宁腰闸典型年(工程完工5年后的每5年)工程观测的数据成果进行处理,分析其变化规律及趋势,并根据分析对工程的运行状态进行评价,为工程后期控制运用和维修加固提出初步意见。

国家级水管单位创建与复核工作的实践与思考

一、基本情况淮河入海水道工程西起洪泽湖二河闸,东至扁担港注入黄海,横穿淮安、盐城两市的清浦、淮安、阜宁、滨海四个县（区）,全长163.5km。近期工程设计行洪流量2270m3/s,使洪泽湖及淮河下游地区防洪标准达到一百年一遇,结合远期工程主要建筑物防洪标准达到三百年一遇。工程于1998年10月开工,2003年通水验收,2006年10月竣工验收,2012年经安全鉴定为一类工程。

导叶叶片数及导叶相对位置对低扬程轴流泵装置性能的影响

为研究导叶叶片数及导叶相对位置对轴流泵装置性能的影响,设计了3个不同导叶数方案和4个不同导叶相对位置方案,采用计算流体动力学软件分别对每个模型在0.8Q_d～1.2Q_d之间的5个工况进行计算.根据数值计算结果,选择最优模型,即导叶数为5,叶轮出口距导叶距离为0.086D的泵装置模型进行能量特性试验,并将试验结果与数值计算结果进行对比分析.结果表明:当轴流泵叶轮叶片数一定时,增加导叶数,将使导叶水力损失增大,出水流道水力损失增大,泵装置效率将下降;当叶轮叶片数和导叶数一定时,叶轮出口至导叶进口距离过大或过小时,将使导叶水力损失增大,导叶出口速度环量减小,出水流道水力损失增大,泵装置效率将下降;试验结果与数值计算结果的误差在4%以内,验证了数值计算的可靠性、准确性.研究结果可为泵装置的导叶水力设计和效率提高提供一定参考.

前置灯泡贯流泵装置内部流动数值模拟

基于雷诺时均方程和RNG(renormalization group)k-ε湍流模型,采用SIMPLEC算法对一前置灯泡贯流泵装置内部湍流流场进行数值模拟.分析了前置灯泡贯流泵装置的内部流动特征,进水流道内的流态比较平顺,而出水流道内的流态则是在非设计工况出现明显的偏流和漩涡.同时,预测了不同工况下前置灯泡贯流泵装置的水力性能(包括扬程、效率等),最优工况点的效率达76.24%.为今后前置灯泡贯流泵装置的设计优化提供了依据.

适用于高扬程的贯流泵设计及试验

贯流泵具有装置效率高、结构紧凑、平面尺寸小、水力性能好等特点。本研究运用CFD数值模拟方法,设计适用于7~10 m高扬程的定桨式灯泡贯流泵,并重点针对叶轮进行优化设计。分析对比了不同方案的泵装置外特性、叶片静压分布等。最后结合模型试验验证高扬程贯流泵数值模拟优化设计的可靠性。从而得出结论,所设计的最优贯流泵设计扬程为8.22 m,装置效率为83.45%,叶轮效率为91.46%,高效区范围较广。模型试验最高效率点为83.22%,设计扬程下效率为81.98%,误差范围较小。可表明数值模拟对贯流泵的性能预测精度较高,同时验证优化设计的有效性。

后置灯泡贯流泵装置“马鞍”区数值模拟

"马鞍"区是指轴流泵装置在扬程-流量曲线上小流量工况时的扬程随着流量的减小而出现先减后增的一段区域,在该区域内,泵装置运行状况极不稳定。以南水北调东线淮安三站的后置灯泡贯流泵装置为研究对象,采用ANSYS-CFX数值模拟与模型试验相结合的研究方法,计算并分析了"马鞍"区的流动特性,并将其与设计工况时流动特性进行了对比。结果表明:泵装置运行在"马鞍"区时,进水流道出水断面轴向速度的分布均匀度与速度加权平均角,前、后导叶体段的水头损失,过流部件内部流速场与压力场的分布等指标,均达不到设计要求;在"马鞍"区工况内,大流量时的水力性能要优于小流量时的水力性能。

参数化选型方法在泗阳二站水泵选型中的应用

为了提高泵站水机选型的效率与精度,利用Visual Basic 6.0对AUTO CAD 2008进行二次开发,设计出一套多用途的参数化水泵选型程序。结合泗阳二站水泵选型的工程实践,选择了两副适合的水力模型,并利用ANSYS-CFX对选择的两副水力模型进行全流场三维数值计算。结果表明,通过水泵选型程序选择的水力模型能够满足泗阳二站的工程需求,通过CFD数值模拟进一步确定了泗阳二站选用的水力模型。

某改造泵站现场测试及分析

为了检验改造后泵站的实际运行性能,本文利用各种测试仪器对某一改造后的泵站进行现场测试。通过对泵站的主要参数流量、扬程、功率、转速等的测量,得到了水泵装置的效率。并通过比较分析了各种测量仪器的适用性,为今后的泵站现场测试提供参考和依据。

悬空高对泵装置流道内流特性的影响

采用单因素比较法对6种不同喇叭管悬空高的立式轴流泵装置进行了全流道的CFD数值计算和喇叭管中心区域的PIV流场测试,分析了不同方案各工况时箱涵式进水流道内附底涡的初生位置变化情况。结果表明:相同工况时附底涡初生位置因喇叭管悬空高的不同而改变;在相同喇叭管悬空高时涡核中心起始位置因工况的不同而改变;喇叭管悬空高度越低,喇叭管底部的速度梯度变化越剧烈。箱涵式进水流道的喇叭管悬空高度建议取0.8D(D为叶轮名义直径),宜在该类型的进水流道内设置消涡装置。数值计算和PIV流场测试获得的测试区流场的速度分布及附底涡核线轨迹基本相同。

轴流泵叶轮的三维多参数设计及试验

为解决南水北调某泵站改造工程中轴流泵的设计问题,利用BladeGen软件进行了轴流泵叶轮的三维多参数设计,建立了轴流泵全流道模型并进行结构化网格划分、数值模拟和试验验证,分析了不同叶轮参数对轴流泵外特性的影响,并对影响较大的参数即翼型中心线角度方程的3种方案进行了叶片压力和流速分布对比分析及空化性能分析.计算结果表明:通过对比,最终确定叶轮选取方案6,即轮毂比为0.40,叶片轮缘截面中心点处厚度为10 mm,叶片翼型B;该轴流泵在设计流量工况下,扬程为4.90 m,装置效率为79.76%,叶轮效率为92.19%,符合设计要求,且与试验结果基本一致;利用BladeGen软件可对轴流泵叶轮进行较为精确的三维化设计,可减小原始叶轮设计及优化过程中反复建模的工作量,提高了轴流泵叶轮优化的效率.

前导叶叶片位置对灯泡贯流泵水力性能的影响

以南水北调东线淮安三站后置灯泡贯流泵装置为研究对象,采用ANSYS CFX数值模拟方法,并通过试验进行验证,计算并分析了不同的前导叶体叶片位置对进水流道水力性能以及泵装置能量特性的影响.结果表明:前导叶叶片由原设计位置向叶轮方向移动500 mm(此时与进水流道出水断面距离为0.064 5D)之后,设计工况下泵装置的效率较原来相比提高了1.28%;同时还使得进水流道的水力损失明显下降,降低了流道损失;改善了进水流道剖面的速度分布;不同工况下进水流道出水断面的轴向速度分布均匀度与速度加权平均角的值均有显著提高,转轮室的吸入流态得到了明显的改善.前导叶叶片位置对进水流道与泵装置的影响并不是简单的线性关系,前导叶体叶片位置与叶轮之间的距离存在着最优搭配.

淮阴抽水站可逆式轴流泵装置性能研究

为了满足泵站抽水发电可逆运行的要求,应用Fluent软件,利用CFD数值模拟技术模拟了不同方案的流道内流场,分析了叶片翼型、叶片个数、轮毂比、导叶数量、导叶距转轮出口距离对水泵性能的影响,得到了最优的水力模型装置,即转轮叶片数为4、最优安放角为0°、轮毂比为0.40、导叶数为5、导叶进口边与转轮出口距离为268mm时,转轮具有更好的做功能力,且装置全流道效率和转轮效率达到最大值。根据数值模拟计算设计出的轴流式水泵水轮机转轮特性与模型试验结果比较接近,具备实际应用价值,不仅可节约新转轮的开发成本,且缩短了研发时间。

不同运行工况下轴流泵叶轮的模态分析

为了研究不同工况下预应力对轴流泵叶轮模态的影响,采用基于流固耦合的算法理论,结合在Work Bench平台中添加ACT插件的数值计算方法,计算并分析了泵装置在不同工况时叶轮的模态。研究结果表明:预应力的施加确实可以使叶轮产生"应力刚化"现象,但这种现象产生的实际效果并不明显,即使是在飞逸这样极端工况下,叶片固有频率的变化依然很小;额定转速时叶轮、导叶的叶片通过频率分别为5、8.33 Hz,远远低于叶轮的各阶模态固有频率,因此在实际运行时几乎不会发生共振现象。

双向立式轴流泵站飞逸过渡过程数值计算

采用CFX滑移网格的非定常数值计算方法,计算并分析了双向立式轴流泵装置飞逸过渡过程中泵装置内、外特性的变化。结果表明:转动惯量的变化会影响泵装置进入飞逸的时间,对最终的飞逸转速的值几乎没有影响;随着转速的不断升高,由于相对入流角的变化,叶轮内部发生流动分离现象,在叶轮叶片上形成一定范围的局部低压区,载荷分布曲线上表现为载荷突变,当达到飞逸工况时,叶轮叶片工作面与背面载荷基本一致,压差很小,叶轮几乎不对外做功;叶轮出口不同位置监测点的水压脉动的主频基本相同,均为叶轮叶片通过频率,并没有出现由尾水管涡带引起的低频脉动。

淮安三站灯泡贯流泵装置优化研究

淮安三站建成于1996年,是当时国内最大的灯泡贯流泵。自建成之日起就存在启动困难、超功率、振动大等现象,不仅导致该站不能正常运行,而且影响了贯流泵在南水北调工程的应用。本文在分析淮安三站存在的问题的基础上,从6个方面对淮安三站原有泵装置进行优化。采用CFD数值模拟、模型试验、现场测试的方法研究了优化后泵装置的性能。结果证明,优化后的淮安三站灯泡贯流泵装置性能优良,满足泵站运行要求。

淮阴抽水站现状问题分析与更新改造措施

针对淮阴抽水站已建成运行多年,目前存在机电设备老化,水工建筑物混凝土碳化严重,金属结构锈蚀等问题,从水工建筑物、主机泵、辅机系统、电气设备等方面分析了淮阴抽水站现状及存在问题,并提出了相应的改造措施,为类似泵站的更新改造提供借鉴。

基于标准金属量器建模的液位控制方法

标准金属量器是计量行业中一种常用的计量器具,在计量行业中得到了广泛的应用。针对标准金属量器人工检定流程中存在的效率低下、实验精度不高等问题,提出了一种液位控制方法。该方法首先对标准金属量器罐体进行建模分析,并计算大小流量阀的切换点,然后采用液位传感器实时读取罐颈玻璃管处的液位高度,通过可编程控制器(programmable logic controller,PLC)对小流量阀的占空比进行控制,从而实现高精度液位控制的目的。最后基于仿真平台对标准金属量器玻璃管处的液位控制进行仿真,液位控制误差为±0.05 mm。该结果表明本文所提方法能够提高标准金属量器液位控制精度,有较好的推广价值。