泵站流量衰减问题分析与进水系统改造

为解决某抽黄灌区枢纽泵站机组流量大幅衰减问题,采用计算流体动力学(CFD)方法对其衰减原因进行分析,提出进水系统改造方案,并对改造前后的进水系统流态进行数值模拟对比。结果表明:改造前,在箱涵进口产生明显吸入涡,大量气体和杂质经箱涵高速进入吸水池后,造成池内水流上下翻滚,导致水泵吸水性能极差,运行一段时间后流量迅速衰减;改造后,进水系统流态得到有效改善,进水池低速区变小,吸水池水流上下翻滚现象消失,水泵吸水性能提升较大,机组流量衰减现象得到明显改善。通过实测改造前后泵站的运行流量,验证了CFD用于泵站内部流场模拟的可靠性;在后续对原有工程进行改造时,可先采用CFD对原始系统进行流场模拟,有针对性地进行结构改造。该泵站流道改造前后效果验证,进水系统设计时,应尽量保持各进水建筑物压力流或明流相同。

立式循环泵进水流道的内部流场研究

进水流道设计是大型立式循环泵装置设计中的重要环节,为了解不同工况下叶轮对流道出口流场的影响,分别对考虑叶轮影响和不考虑叶轮影响下的进水流道内部流场进行计算和分析。研究发现不考虑叶轮影响下的进水流道内部流场特征几乎不受流量变化的影响,而考虑叶轮影响的进水流道情况则比较复杂。在小流量情况下,叶轮流场的进口回流效应会对进水流道出口流场产生显著影响。随着流量的降低,进水流道出口分析截面内的流速分布均匀度和流速加权吸入角两个指标逐渐降低,在0.4Q0流量时,截面外缘出现明显的圆周速度分量,其变化接近于涡核内的圆周速度曲线,并不断向叶轮上游流道扩展。

泵站开敞式进水池水流水力特性研究

针对开敞式进水池水流流态问题建立了相应的概化模型,采用数值模拟方法研究了喇叭管中心与后墙距离、悬空高度和淹没深度对进水池水流特性的影响,从水力学角度提出了泵站开敞式进水池的优化体型和最佳工作水位的概念。研究结果可为泵站设计和泵站技术改造提供理论依据。

基于流道进流指标分析的大型泵站进水池优化调度研究

大型泵站多台机组共用进水池,不同机组运行组合时进水池内流态不一,泵站流道进口的水流条件也有所区别,较优的调度方案可避免较差的进流流态从而保证泵站机组运行的稳定性及效率。结合某大型泵站工程,建立进水明渠、箱涵、进水池及进水流道三维数学模型,并以流道进口断面流速均匀度和流速加权平均偏流角为进流指标函数对不同机组组合运行时的进水池内流态及流道进口进流条件进行研究。研究表明:不同开机组合时,泵站进流条件存在一定的区别,并主要体现在流速加权平均偏流角。在开启相同机组台数情况下,机组相邻运行较间隔运行更优,中间机组运行较2侧机组运行更优。根据全组合试验研究提出了不同机组运行数量时的较优组合方案。研究成果可供类似工程参考。

进水池流态对泵进口流场的影响

中小型泵站通常运用进水池来为水泵提供进水条件。进水池中流态的好坏直接影响泵进口的流场,从而影响到水泵的系统性能。介绍了国内对进水池流场研究的进展情况,论述了其对泵进口流场的影响,探讨了对进水池流场研究的方法,分析了各种方法研究的利弊。

泵站进水池进口边界条件处理方法的研究

进水池的流态不仅与进水池结构有关,而且与进水条件有关.传统的数值模拟对泵站进水池进口边界条件垂直入流假设并不符合多机组泵站进水池的情况.整体数值模拟方法的计算区域为整体进水设施,避免了对进水池进口流态直接描述的问题,能够更加准确预测进水池内的流态.

泵站蜗形进水池进水流态数值分析

进水池设计要求是为水泵提供较好的进水流态,进水池内流态的好坏主要取决于进水池结构本身及其进水条件.应用计算流体动力学方法对无偏流及偏流进水工况下蜗形进水池内的三维流态进行了数值模拟,并与矩形进水池的流态进行对比分析,模拟结果表明蜗形进水池无论在无偏流工况还是在偏流工况下都有着较好的进水流态,对偏流影响不敏感,其水力性能优于矩形进水池.

侧向进水多机组泵站进水流态改善措施研究

结合上海市污水治理三期工程之一的汶水路泵站水力模型试验,研究和分析了侧向进水多机组泵站集水池的进水流态及产生不良流态的原因,提出了改善不良进水流态的措施,试验研究结果表明,改善措施有效地改善了进水流态和水泵运行工作性能,提高了泵站的工作效率。

混流泵装置压力脉动特性研究

为了研究不同运行工况下混流泵装置内部流场压力脉动特性,采用数值计算方法分析了不同水位和流量工况下,导水锥、喇叭管、叶轮出口以及泵出口监测点处的压力脉动特性规律。结果表明:导水锥和喇叭管前后侧的平均压力均随着水位的升高而增大,而随流量的增加而减小,且前后侧压差与流量呈正相关;各工况下,叶轮出口和泵出口压力脉动主频均为叶频,并在前4阶叶频处叶轮出口有明显的压力波动,高水位条件下,压力脉动幅值小于其他两个水位。

不同管口形式对开排沉箱流场影响的分析

采用基于ANSYS 12.0WORKBENCH平台的FLUENT数值分析软件对开排沉箱中污水管口形式进行分析研究,考察其对具有斜板的开排沉箱中流体流动及油水分离的影响,得出优化设计方案。通过对比分析不同管口形式下开排沉箱中的紊动强度等值线图和相等值线图,结合油水分离效果,得出最优的管口形式为等有效面积式,该形式下的出流流体具有紊动强度低、影响区域小等特点。

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。

大型潜水泵泵站侧向进水形式的技术分析

针对大型潜水泵泵站,比较前池正向进水与侧向进水形式的特点,分析侧向进水形式的配水流态,并提出整流措施。以上海虹口港、杨浦港地区旱流污水截流工程为实例,介绍采用侧向进水形式,并配以整流措施的工程方案,经实践证明,方案是合理的,可减小土建投资。

基于VOF模型的泵站进水池流场计算研究

针对泵站进水池在过渡过程中的水面波动现象,本文采用VOF模型对万家寨引黄工程北干线中的平鲁泵站进水池进行了三维流场计算,在对系统最小来流条件下三台泵运行时进水池稳态流场分析的基础上,采用UDF给定瞬态边界条件,对三台泵运行一台泵启动的动态过程进行了数值模拟。计算表明,由于进水池结构和进流方向的原因,泵站进水池流态有较明显的漩涡存在。在系统小流量来流条件下,现有溢流坎的设计可满足三台泵的运行需要,但如要更多水泵工作,需改变溢流坎设计(例如除去溢流坎)或控制出流以加大流入进水池的溢流量,满足运行水泵对流量的需要。