高扬程泵站虹吸式出水流道虹吸形成过程分析

为研究高扬程泵站虹吸式出水流道虹吸形成过程,以某高扬程泵站的出水流道及出水池为研究对象,建立三维模型并使用Fluent仿真计算了虹吸管流态变化。针对3种出水池水位使用VOF模型计算其压力、流速等参数。驼峰段原角度为段前150°、段后160°,在虹吸段顶端使用DN350的真空破坏阀,同时改变驼峰段角度进行优化,发现将段前角度增加10°后,虹吸形成时间为448 s,相较于优化前缩短了56 s,改善了泵启动过程。分析发现,不同水位下虹吸形成时压力分布较为均匀;水位较低时流速分布不均,不良流态产生,低水位造成的负面影响远大于高水位;在驼峰段安装DN350真空阀能减小水力损失,对虹吸形成过程起到促进作用;真空阀会影响经典断面处流速分布,产生高流速区,出水池水位较低时,该现象使得流速分布不均。

公共建筑单出口虹吸排水系统运行特性试验与数值研究

虹吸排水系统有利于大型公共建筑的安全运行。然而,传统的虹吸排水系统基于全管流量设计,仅适用于特定标准,无法评估从启动到整个虹吸形成过程的详细流量特性。因此,提出全尺寸的单出口虹吸排水系统实验平台,以研究虹吸排水的流动特性。并建立虹吸排水系统的全尺寸数值模型,进一步研究管道直径、排水量和管道坡度对水力性能4个要素的影响。实验结果表明:当悬浮管内的空气耗尽,立管内的空气较小时,可以确定虹吸满管流完全形成。此时,如果取水量大于排量,则系统继续以全流量状态运行。在相同水量下,减小管道直径可以有效降低水位高度,但同时也会增加满水程度。在直径较大的管道中,坡度越小,水力跃迁的能量耗散越弱,水力跃迁的持续时间越长。

虹吸式屋面雨水排水系统有关技术问题探讨

对CECS标准《虹吸式屋面雨水排水技术规程》2005和2015两版内容作了比较,主要对虹吸式屋面雨水排水系统的几个业内比较关注的重要问题,包括溢流口及溢流系统设置、汇水区域面积大于2500 m^(2)的系统数设置、系统最小管径、横管及立管变径设置位置等进行了分析探讨,以便更好地理解技术规程相关条文的要义。

虹吸式出水管虹吸形成过程的壁面压力及脉动特性

通过物理模型试验测量虹吸式出水管在虹吸形成过程中典型断面的压力过程线,采用邻域平均法提取脉动压力数据,采用统计特征和短时傅里叶变换信号处理方法分析时均和脉动压力特征。结果表明:管壁时均压力沿水流方向先减小后增大,驼峰段的上壁面时均压力随着流量增大逐渐大于下壁面;虹吸形成过程中,压力脉动呈正偏态分布,均方差沿水流方向不断降低;压力脉动主要由水泵旋转和水气运动引起,频率在0~30 Hz之间,主频与水泵转频相近;相比虹吸稳定流阶段,水力驱气阶段存在的气囊压缩和释放过程使得压力脉动频率及幅值上升,接近泵站系统自振频率,容易产生结构振动,需要通过设计和运行的优化减少该阶段的持续时间。

大型泵站虹吸式出水流道优化水力设计

采用三维紊流数值模拟的方法,揭示了大型泵站虹吸式出水流道内的三维流动形态;提出通过建立虹吸式出水流道几何模型并借助三维紊流数值模拟的方法,逐一改变流道几何尺寸、观察流态变化、逐步优化流道型线,以最终实现虹吸式出水流道的优化水力设计;通过专门设计的模型试验。

大型泵站虹吸式出水流道三维紊流数值计算

利用RNGκε湍流模型,闭合定常不可压雷诺时均NS方程,采用有限体积法和非结构化网格,数值模拟了设计工况下某大型泵站虹吸式出水流道的内部三维流动,并分析了流道内部流态,对驼峰断面和出口断面的速度分布特性进行了定量计算.结果表明:流道的水力损失和阻力系数分别为0.204m和3.188×10-3,驼峰断面和出口断面的速度分布均匀度分别为73.9%和65.4%,实现了流道水力特性的预测,为虹吸式出水流道水力设计优化和模型试验研究提供了参考依据.

大型泵站虹吸式出水流道水力特性分析

分析了影响虹吸式出水流道水力特性的主要设计参数,在数值模拟流道内部三维流动和定性分析流道内部流态的基础上,建立了虹吸式出水流道水力特性评价指标体系。通过分析2个设计方案虹吸式出水流道的流场,定量比较驼峰和出口断面的流速分布均匀度和流道水力损失,客观评价虹吸式出水流道的水力特性,为实现水力设计优化提供了可靠依据,可有效地节省物理模型试验费用和时间,提高水泵装置效率。

虹吸式出水流道与直管式出水流道的比较

对于立式泵配套使用的虹吸式和直管式这两种型式的出水流道进行了多方面的比较和分析,得到以下结论:①在较低扬程的条件下,虹吸式出水流道的水力损失明显小于直管式出水流道;②虹吸式出水流道的断流方式简单、可靠、投资少,直管式出水流道的断流方式难以与其相比;③在水位满足虹吸式出水流道应用条件的情况下,采用虹吸式出水流道比采用直管式出水流道更为可靠、更为经济、更为合理;④应对立式泵装置出水流道型式的选择予以高度重视。

超驼峰工况下轴流泵站事故停泵防护方案寻优

针对带虹吸式出水流道的轴流泵站超驼峰工况下事故停泵防护问题,基于瞬变流基本理论,以闸门总关闭时间、闸门快关行程和快关时间为决策变量,以最大倒转转速、最大倒流流量、最大水锤压力和最小水锤压力为评估目标,建立多目标水锤防护措施优化模型,并采用混沌-粒子群算法进行求解.研究表明,相对于标准粒子群算法,混沌粒子群算法粒子多样性强、寻优能力高、算法稳定性好,有效提升了两阶段关闸水锤防护效果;多次寻优结果表明两阶段关闸中,第一阶段关闸速度和关闸角度对倒转转速、倒流流量等指标影响较大,而关闸规律和闸门流量系数对最大水锤压力影响较大;当泵站最大超驼峰水位小于2 m时,采用“14 s快关行程66%,104 s慢关行程34%”的策略可以有效防护事故停泵水锤.

基于VOF模型的轴流泵机组起动过程数值模拟

为探索轴流泵机组起动过程中外特性参数和机组流道内流态的瞬变特性,建立了包括肘型进水流道、转轮、导叶、虹吸式出水流道与出水池等部件的轴流泵机组三维几何模型,采用VOF气液两相流模型与Realizable k-ε湍流模型相结合的方法,对预开启真空破坏阀及真空破坏阀保持关闭这2种起动方式下的轴流泵机组起动过程进行了三维数值模拟.数值模拟结果显示,水流翻越驼峰之后,出水流道内的空气不断被卷入水中并由下降段流道内的水流旋涡携带排出,出水流道内空气囊体积逐渐减小,从而最终形成虹吸;初始空气囊大小是影响起动过程中排气时间长短的关键因素之一,初始空气囊体积越大,排出气囊所需时间越长,而采用真空破坏阀保持关闭的起动方式会产生较大的初始空气囊,因而起动时间较长;与真空破坏阀保持关闭的起动方法相比,采用预开启真空破坏阀的方法使最大起动扬程下降了30%,起动时间缩短了64%.

泵站虹吸式出水流道优化设计

对虹吸式出水流道的型线进行数学建模的基础上,开发了基于流道参数的优化设计软件,该软件能够快速进行流道型线的绘制,并能使流道的型线自动符合流速渐变的原则.结合三维紊流数值模拟对流道内流场进行三维空间的仿真,检验了流道的水力性能.建立了以虹吸式出水流道水力损失为目标函数、驼峰断面位置为求解变量的最优化问题数学模型,求解结果表明:当驼峰位于流道进口的正上方,即进口弯管段变为近似直管时,整个虹吸式出水流道的水力损失为最小.说明在设计虹吸式出水流道时,在泵站结构布置允许的条件下,驼峰的位置应尽可能向流道进口方向靠近,以减小出水流道的水力损失,提高泵装置效率.

泵站虹吸式出水管虹吸形成时间特性分析及其改善措施

由于虹吸式出水管虹吸形成时间的长短直接影响泵站能否安全稳定运行,为研究虹吸形成时间特性及虹吸管改善措施对虹吸形成时间的影响,采用RNG k-ε湍流模型和结构化网格对某一泵站虹吸式出水管进行数值模拟。数值模拟结果表明:水力驱气阶段持续时间与进流流量有关;水力挟气阶段排气速率与水气交界面处流速大小有关;虹吸形成过程中上下气囊的产生对于虹吸形成十分不利,在驼峰顶部设置分流板能有效改善虹吸管内流速分布,加速顶部气囊的排出,缩短虹吸形成时间,且对水力损失影响极小。

刘老涧二站虹吸式出水流道的优化水力设计

在给定的流道控制尺寸范围内,采用数值模拟计算的方法对刘老涧二站虹吸式出水流道进行了优化水力设计计算。计算结果表明:虹吸式出水流道的型线对流道的水力损失影响很大;虹吸式出水流道经过仔细的优化水力设计可以获得优异的水力性能;虹吸式出水流道具有非常好的应用前景。

驼峰后带长直管虹吸式出水流道的水力特性试验研究

结合上海市某取水泵站工程整体水力模型试验,针对驼峰后带长直管的虹吸式出水流道虹吸难以形成的特点提出改进方法,即驼峰后下降段加长至最低设计出水位以下后加一短直管,形成一个类似倒虹吸结构,并对这种特殊型式的虹吸式出水流道进行了水力特性的初步分析研究。试验结果证明这种改进的结构能保证虹吸在较短的时间内形成;同时通过驼峰顶部排气孔是否排气的实验对比发现,驼峰顶部排气不仅可以缩短虹吸形成的时间,还可以减少机组振动,改善水流特性和运行条件。

虹吸式出水流道泵站快速闸门运行新措施

分析了虹吸式出水流道泵站的快速闸门在超驼峰水位运行中存在的问题 ,提出采取快速闸门与压缩空气联合运用的新思路 .根据超驼峰水位的不同 ,在充分利用站内原有设备的基础上 ,建立不同型式的压缩空气系统 ,并根据具体情况对快速闸门进行配套改造 .通过压缩空气技术与快速闸门的配合 ,实现超驼峰水位下机组启动。

基于RNG模型的虹吸式出水流道三维紊流数值模拟

虹吸式出水流道是大型泵站广泛采用的一种出水流道型式,其几何形状复杂,流道内的流动分布大多不均匀,并有局部的涡旋、回流、脱流现象.为了深入了解其流动特性,采用RNGk-ε紊流模型,对流道内流动进行三维紊流数值模拟.并通过模型试验验证了数值模拟结果的正确性.

虹吸式出水流道内流数值计算与水力设计优化

采用有限容积法、非结构化网格和SIMPERC算法,数值模拟了虹吸式出水流道内部三维流动,数值计算的有效性和可靠性得到了物理模型试验结果的验证.通过计算流道关键断面的速度分布均匀度和流道的水力损失,定量评价虹吸式出水流道水力设计的优劣,实现了虹吸式出水流道水力性能预测,依此开展水力设计优化,可节省大量的试验经费和时间.

平流沉淀池运行中存在的问题及改造措施

北方某水厂的平流沉淀池在运行中存在以下问题:冬季池表面结冰、吸泥机运转不正常;池底积泥不均匀,导致吸泥机排泥浓度变化大,影响污泥处理系统的正常运行;出水集水槽不在同一水平面,引起矾花上浮。针对这些问题,设计、安装了冬季融冰系统;对虹吸吸泥机的主体进行了改造,并根据原水水质采取变频运行;使用一种简单快捷的调整方法将出水集水槽调平,改善了沉后水水质。

大型泵站常用断流方式分析

大型泵站通常采用卷扬式快速门、液压快速门和真空破坏阀来实现断流。通过详细论述卷扬式快速门、液压快速门和真空破坏阀断流方式的工作原理,分析比较各种断流方式的利弊和应用范围,提出在泵站实际情况允许条件下,优先选用真空破坏阀断流方式。

带虹吸式流道的轴流泵超驼峰起动特性分析

针对外江水位高于虹吸式出水流道驼峰底部高程下的轴流泵起动工况,选取闸门开启时间、闸门预开开度、超驼峰高度等3个影响因素建立正交试验方案,并结合瞬变流理论开展水泵起动特性研究。结果表明,超驼峰工况下,水泵扬程先快速提升至最大值后逐步减小至稳定值;闸门预开时,流量则先开始倒流,在3 s内快速变为正流量并逐步达到稳定值。最大起动扬程值主要受闸门处水力损失影响,闸门预开开度对其影响最大,闸门开启时间影响最小;而最大倒流流量受闸门预开开度影响也最大,其余两者影响较小,且权重相当。在此基础上,确定“闸门240 s全开,预开30%”作为泵的最优启动方案。