闸站枢纽泵站前池流态及其改善数值模拟研究

分析了沙集闸站前池泥沙淤积成因,并试图改造在下游新建清污机桥,应用桥墩改善前池流态、减少泥沙淤积,采用三维建模软件UG NX建立河道流场三维模型,基于ICEM CFD进行计算域网格划分,并使用ANSYS CFX进行数值计算。计算结果表明:现状抽水工况下,导流墙内侧存在大范围低速区,因而产生大范围泥沙淤积。将泵站下游两侧导流墙延长至60 m,在导流墙头部新建清污机桥,应用桥墩导流,导流墙内侧低速淤积区范围大大减小,泵站进水流态大为改善。

大型城市供水泵站前池流态改善措施研究

大型城市侧向进水泵站前池易产生回流、漩涡等不良流态,为改善前池流态,保证水泵进水具有良好条件,基于N-S方程和Realizable k-ε模型,对上海市青草沙水源地原水工程五号沟泵站多机组侧向进水前池水流流动特性进行了数值模拟研究。针对泵站布置特点,提出了改变配水孔结构、增设八字形导流墩等改善前池流态的工程措施,有效地改善了前池的流态,从而提高了水泵的进流条件。改善流态措施的研究成果可为泵站前池的水力优化设计提供依据。

外秦淮河武定门闸上游偏流淤积成因及流态改善措施

针对南京市外秦淮河武定门闸上游偏流易淤问题,建立物理模型试验,结合实测资料和理论分析,对闸上游河道淤积成因进行了深入分析,并提出增建导流墙对闸前河道流态改善的措施。研究结果表明:受闸上游弯道影响形成偏流,闸前河道两侧产生左大右小两个明显回流区,导致左侧河床较右侧淤积明显;水闸常年运行,大部分时间闸前河道水流动力较弱,易形成缓流淤积。通过闸前设置导流墙,可以改变闸前河道流态,使左右两侧回流区范围显著减小。

分水闸站枢纽分水池流态改善措施研究

分水闸站枢纽是集分水闸与泵站为一体的枢纽工程,分水池是分水闸站枢纽的核心进水建筑物,其流态的优劣直接关系到泵站与水闸的安全、高效运行。【目的】深入研究分水池的流动特性及其对泵站、水闸进流条件的影响。【方法】基于物理模型试验,对分水闸站枢纽进水流态进行了研究,分析了分水池产生不良流态的原因,提出了改善分水池流态的整流措施。【结果】分水池流态对泵站及水闸进流条件影响显著,当分水池存在偏流和大范围回流区时,水闸进流存在偏流现象,泵站进水口配水流量不均;分水池发生偏流及壁面脱流的主要原因与分水池扩散段局部体型及来流条件相关;分水池扩散段增设V型底坎后,分水池流态得到显著改善,满负荷运行工况下的泵站前池进水口配水流量均匀度提升了近40%。【结论】V型底坎可以显著增强分水池水流的侧向扩散能力,消除扩散段的壁面脱流,有效改善分水池中的偏流与局部回流。

城市泵站调节池流态改善措施研究

为调节不同区域、不同时段的用水需求,城市泵站进水系统中常常布置有调节池。调节池的设计通常需考虑调蓄容量和防止泥沙沉积的需要,当采用槽道式调节池的布置形式时,泵站调节池中易产生偏流、回流、水力损失过大等流动问题,对泵站的安全稳定运行产生不利影响。采用物理模型试验的方法对某典型城市泵站调节池流态进行了研究,针对泵站调节池的流动特点,提出了相应的整流措施,改善了泵站的进流条件,可为城市泵站调节池的水力设计提供参考。

整流墩在旗岭泵站进水前池流态改善中的应用

旗岭泵站自投产运行以来,进水前池的流态十分复杂、混乱,经过种种观测后,确定布设整流墩来改善流态。在水力模型试验的基础上,确定整流方案。运行证明该整流墩效果显著,大大改善了旗岭进水前池的流态,更好地保证了泵组的使用效率和供水的正常运行,为类似工程提供了经验。

跌流竖井入流水舌处内嵌圆弧板的结构优化数值研究

跌流竖井是排水系统中结构简单且应用广泛的排水基础设施之一,但该结构入流水舌处的水气两相作用剧烈、流态复杂,且在该处常常出现竖井内的最大负压,也就容易从外界大量吸气造成下游管道臭气逸散、井喷或爆管等问题。为此,提出在竖井水舌处设置内嵌圆弧板的结构优化方法,从而有效改善入流水舌流态,降低竖井内气压值和梯度变化,并减缓竖井从外界的吸气程度。在此基础上,采用Fluent三维数值模拟手段,对比分析了结构优化前后的流态、气压梯度、流速及水气分布等特性。结果表明,经过优化后的竖井模型改变了入流水舌处的液体流态,水流入射角度减小,水流撞击点的位置降低,竖井水舌处的负压值明显降低,垂直管内的整体压力梯度变化幅值减弱,从外界卷吸的气量也大幅度减小。可见所设计的新型竖井结构优化方法对跌流竖井入流水舌问题有较好的改善作用,同时也为排污管道竖井设计及优化提供一定的参考。

水利枢纽船闸引航道口门区流态改善措施

阐述了水利枢纽船闸引航道口门区各种不利流态产生的原因，及其危害性，和提出了改善的措施。

弯道水流调整池结构参数对流态改善能力的影响

如何减少、减弱弯道水流的冲刷与横向环流是工程设计中不可忽略的难题。弯道水流调整池是一种施工简单、调整效果优良的改善弯道水流流态的有效措施。通过对弯角弯道90°不同纵坡角下水流流态改善能力随着深度、长度变化情况的研究,发现设置调整池的直道水流比未设置调整池的直道水流波动更加平稳,纵坡角为1°弯道调整池深度5cm,长度选择20cm能和纵坡角为3°弯道调整池深度10cm,长度选择60cm能够良好改善水面坡降,为工程实际应用提供了设计依据。

泵站直边正向前池流态模拟与泥沙淤积预防措施

针对从高含沙河道取水的大型泵站直边正向前池泥沙淤积导致前池调节能力下降、泵站运行效率低下等问题,利用ICEM-CFD软件构建原型前池结构三维模型,采用FLUENT软件基于Standard k-ε湍流模型对前池流态进行模拟分析,并针对不良水流流态提出增设导流墩与压水板2种优化措施。结果表明,数值模拟结果与实际调查情况相一致,前池水流流态紊乱,泥沙淤积较严重,八字形导流墩可在一定程度上削减主回流区范围,但对前池水流仅起到分配作用,流场分布无明显改善;45°压水板能有效改善前池主流效应,两侧回流区明显减弱,在改善前池泥沙淤积问题的同时保证了水泵有利的进水条件。

朝东圩港闸站枢纽导流墩及中隔墩设计

朝东圩港枢纽作为闸站合一的水利枢纽,其平面布置具有同类型枢纽的典型性,也面临同样的技术难题,即如何确保节制闸与泵站在结构上的可靠衔接,同时又要尽量减少二者在运行方面的相互干扰。该文介绍了朝东圩港枢纽通过在闸、站之间设置导流墩及中隔墩,巧妙解决了节制闸与泵站衔接的技术难题,在满足闸、站各自功能要求的前提下,还充分利用中隔墩上部空间,优化配套建筑物布置,既改善了闸、站各自流态,又为工程的安全运行提供了充分保障。

弯曲河道泵闸过闸流态改善措施研究

布置于弯曲河道的泵闸工程运行中的水流形态极为复杂,易对建筑物的安全运行、河床冲淤形态、通航水流条件产生不利影响。以上海地区某泵闸工程为例,结合数值模拟,研究比选泵闸布局方案及整流措施。结果表明,泵闸布局优化并设置合理的整流设施可有效改善泵闸运行中的过闸水流流态。

泵站进水系统三维水动力特性数值模拟研究

【目的】研究泵站进水系统结构对水泵进水流场的影响。【方法】基于Fluent平台,假定水流为不可压缩湍流流体,在满足连续方程和动量方程的基础上,引入RNGk-ε紊流模型,对改造前后泵站进水系统进行了数值模拟,采用适于稳态流场的收敛速度更快的SIMPLEC算法,利用有限体积法进行空间离散求解,分析了不同断面的流场流速、流速旋角及流线分布,对比分析了改造前后泵站进水系统的水动力指标。【结果】改造方案各水动力指标均小于改造前方案,进水池流速标准差减小了6%~64%,进水管进口流速标准差降低了41%~96%,平均流速旋角减小了60%~73%,流速旋角标准差降低了59%~72%,水流流态分布趋向均匀,水泵进水条件明显改善。【结论】改造后泵站进水系统流速分布较均匀,流态趋于平稳,对减轻泵站机组汽蚀破坏有重要意义。

侧向进水泵站前池整流技术研究综述

针对侧向进水泵站前池水流流态的改善问题,概括了当前侧向进水泵站前池整流技术在流动特征、研究方法和整流措施等方面的研究进展,指出还需要在旋涡生成机理、比尺效应、配水孔整流方式和实际工程优化设计方法等方面进行进一步的研究。

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。

澜沧江弯道浅滩整治技术分析

以澜沧江Ⅴ级航道中典型弯道浅滩——绣花滩的整治为例,分析总结弯道浅滩的成因及整治方法,为今后研究类似整治工程提供切实可行的技术参考。