泵站进水结构设计参数对其流场特性影响的研究

为了研究泵站进水结构设计参数对其流场特性的影响,依托某典型泵站进水结构案例,建立泵站进水结构数值仿真模型,并通过现场监测数据验证该模型的有效性。同时,从水头损失和流速均匀度两个方面,评价泵站进水结构多个设计参数对其流场特性的影响。结果表明,各点位数值模拟结果数值均与实测结果较为接近,且流速随位置变化趋势基本一致,数值模拟的精度较高,表明所建立的典型泵站进水结构数值仿真模型在参数选取、边界条件设定和网格划分等方面较为合理、有效。泵站进水结构扩散角对流场特性影响较为显著,减小扩散角能明显改善流场结构,随着扩散角降低,主流扩散效果出现增大,水头损失逐渐下降,而均值流速分布均匀度则出现上升。当泵站进水结构扩散角为20.5°、底部纵坡1:6.2、总宽度25.4m、淹没深度1.4m、后壁断面结构采用w形设计时,在减少水头损失、缩小回流区、加强主流效应、提高流速分布均匀度等方面表现较优良。

泵闸联合体中双向引排水泵站进水系统的水力优化研究

为了改善侧向进流式泵站前池内的绕流和回流等不良流态,基于RNG k-ε模型对泵闸联合体泵站运行的流态进行数值模拟,提出适用于侧向收缩进流式泵站前池的整流措施。数值计算结果表明:泵站前池内存在由于侧向收缩引起的绕流,并向下旋流在进水池内形成回流,致使泵站边机组流道的轴向流速均匀度较低,进流条件不佳。在进流收缩区布设导流墩可有效改善绕流现象,抑制回流形成,提高进流均匀性;通过对导流墩长度进行优化,并采取水工模型试验验证了优化方案的整流效果。研究成果可为泵闸联合体侧向收缩进流式泵站进水系统的流态分析和水力优化提供技术参考。

考虑运营参数影响下清隆桥泵站进水水流水力特性研究

为研究改扩建清隆桥泵站单面进水的水流水力特性,文章采用Gambit-CFD数值计算方法,开展了不同淹没水深、不同进水流量下的进水水流水力参数分析。研究表明,淹没水深不同,泵站内流速变化仍保持一致性,但流速变幅会越大,同时淹没水深越大,则流速值越高。淹没水深不会改变进水通道流线梯度,主要影响在于喉管侧的涡流。随淹没水深变化,泵站进水通道内涡量受影响最大,但在水深1.8m后影响效应会减弱。不同进水流量下,不会改变进水通道流线分布密集区位置,总体上涡量分布呈螺旋式递增特点;进水流量越大,进水通道内涡量越大,且在各流量方案间增长较为稳定。研究结果可对进水泵站的水流特性分析及泵站运营设计提供参考。

基于正交试验的泵站进水结构设计参数优化研究

为探索泵站进水结构设计参数对进水结构流场特性的影响,选取甘肃省景电灌区某典型泵站进水结构为研究对象,利用超声波多普勒流速仪获取前池流速,同时引入逆向工程技术,构建淤积条件下进水结构(以下称原位进水结构)三维几何模型,基于Realizable k-ε湍流模型及Mixture多相流模型,采用FLUENT软件对原位前池进行多相流数值模拟,对比分析数值模拟结果与现场测流结果,验证了数值模型的可靠性。基于此,开展了基于正交试验的非淤积情况下不同进水结构(以下简称原型进水结构)流场数值模拟,并以泵站进水结构水头损失H_(f)和泵站进水结构多断面均值流速分布均匀度MV^(-)_(u,s)作为评价指标,定量评价和分析扩散角、总宽度、底部纵坡、悬空高度、淹没深度、后壁距等设计参数对泵站进水结构流场特性的影响。结果表明:扩散角对流场特性有显著影响,总宽度和底部纵坡对流场特性有较大影响;与原型泵站进水结构内流场相比,扩散角的减小可以明显提高主流范围且进水结构内流场分布及泵站机组进水条件明显优于原型泵站进水结构;随着总宽度和底部纵坡的减小,进水结构内流场水头损失也逐渐减小。研究结果能够为同类泵站结构优化设计提供参考。

岭澳二期3号机组泵站进水进度管理

岭澳二期3号机组提前实现泵站进水目标,进度控制在泵站进水准备的全过程中发挥了重要的作用。本文从岭澳二期3号机组泵站进水的进度策划、组织实施、进度总结与反馈等方面出发,回顾泵站进水准备全过程的进度管理。

大偏角短引渠侧向进水泵站流场流态优化

为了改善大偏角短引渠侧向进水泵站前池、进水池内偏流、回流和漩涡等不良流态,以某大型大偏角短引渠侧向进水泵站工程为研究对象,采用物理模型试验和数值模拟相结合的方式对初步设计方案下的前池、进水池流态进行分析,提出流速偏差系数λ作为评价指标,对工程进行优化,探讨前池的结构性改造对水流的整流效果,得出“弧形隔墩+改变底坡坡度+开设消涡孔”的组合方案为推荐整流方案,有效解决了前池及进水池内原设计存在的不良流态。研究结果表明,该整流方案使各个机组进水池偏差系数分别下降了37.03%、12.99%、22.29%、22.04%,显著改善了前池,进水池流态。研究结果可为类似大偏角短引渠侧向进水泵站前池及进水池流场流态优化提供参考,也可为类似短引渠泵站工程和进水建筑物的设计提供参考。

侧向进水泵站配水孔数模优化

对侧向进水泵站配水孔进行了数模优化,建立了配水孔优化目标函数,通过改变配水孔的型式、配水孔截面高宽比、配水孔长度这3个因素,分别研究它们对配水效果的影响,通过数模计算比较出最优值,得出了配水孔优化的相关结论。

基于能量梯度理论的泵站侧向进水前池设计优化

以高邮市头闸引水泵站工程为例,针对侧向进水前池内存在局部回流和进水池内不良流态的问题进行研究。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软件对不同方案的侧向进水结构内的流场进行了数值模拟,并基于能量梯度理论对进水结构进行优化。研究结果表明:通过在前池中增设导流墙和弧形底坎可有效消除前池内的回流和进水池内的漩涡;原方案、方案1和方案2中吸水喇叭管进口横断面流速均匀度分别为78.7%,84.6%和90.2%;大尺度回流和漩涡发生位置的能量梯度K值较大,通过能量梯度理论揭示了泵站侧向进水结构内不稳定流场的机理。研究结果可为类似工程进水结构优化提供一定的参考。

泵站来流形式对水泵性能的影响研究

本文采用数值模拟对泵站正向进水和侧向进水下机组全流道内的流动特性及机组运行稳定性进行预测分析。研究对象机组为立式轴流泵装置。计算得到不同来水形式下水泵装置的外特性、流道内特性及叶轮内的压力脉动特性。研究表明:侧向进水下机组流道内存在回流和漩涡,在回流区为速度低速区,流速在0.1m/s以下,接近泥沙沉降速度。正向进水机组的运行效率明显高于侧向进水机组的运行效率,最高运行效率分别为78.89%和77.26%。正向进水和侧向进水在测点M_(1)、M_(2)、M_(3)处的压力脉动主频幅值分别为0.0046、0.0052、0.0062和0.01、0.012、0.015,叶轮进口的流速均匀度分别为92.6%和89.7%。侧向进水叶轮进口的压力脉动要比正向进水叶轮进口的压力脉动剧烈。流道内的流动特性和压力脉动特性差异说明了正向进水叶轮内流动更加稳定,研究结果在泵站设计方面具有工程参考价值和学术意义。