弯管角度对充水阀过流能力影响的数值计算研究

弯管角度对充水阀过流能力有重要影响。本文借助ANSYS CFX平台对弯管角度分别为90°和105°的进水口快速闸门DN500充水阀开展了数值计算研究。采用基于k-ε湍流模型的雷诺时均方法,比较分析了7种不同闸门开度条件下两种角度弯管的流量、阻力系数和水力损失等过流性能。结果表明:阀门开度增大能够提高阀门过流能力,降低阻力系数;在大开度下,105°弯管相比90°弯管能有效提高阀门的过流能力,平均过流量增加14. 1%,最大过流量增加16. 39%;当出口未出现回流现象时,105°弯管出口流场分布更加均匀、流畅。     

长距离重力流树状输水管网水锤模拟分析

结合某安全饮用水工程实际,采用水锤计算的特征线法建立了长距离重力流树状管网输水系统水锤计算的数学模型,应用MATLAB编程计算了不同关阀(开阀)程序对输水干管水力过渡过程的影响.研究项目干管1#阀门选择蝶阀,2#和3#阀门选择两阶段关闭液控蝶阀,支管选择水力遥控浮球阀(4#～12#).水力遥控浮球阀均30 s线性关闭;...     

长距离高落差重力流供水工程的关阀水锤

对长距离高落差重力流供水工程中阀门动作规律进行了研究,分析了关阀的水锤特性,运用特征线法推导了在已知阀门关闭规律时管道首相水锤压力的解析公式以及在已知管道控制压力时阀门最快直线关闭规律的解析公式,并结合数值计算对公式的正确性进行检验。结果表明:推导出的首相水锤压力解析公式和水锤直线关阀规律解析公式计算均与数值计算结果吻合较好,精度较高,可为高落差重力流供水工程的管道设计及运行调度提供参考。     

水电站大口径进水球阀流动特性的数值模拟研究

采用FLUENT的动网格和网格自适应技术对水电站大口径进水球阀关闭过程进行非定常数值模拟,并与不同关闭角度下的定常稳态计算结果进行对比,提出如下结论:(1)相同关闭角度下,关闭过程中的局部损失系数高于稳态过程中的局部损失系数,且局部阻力系数拐点均发生在关闭角度为40毅至50毅之间;(2)分析非定常关闭过程计算中不同关闭角度下的总压、速度云图及流线分布,发现当关闭角度大于50毅时,阀瓣与壁面的微小缝隙中逐渐形成一股高速射流,球阀主流道的高速区逐渐断裂,球冠附近的流速梯度大且压力梯度非常明显,XY平面阀体后端的漩涡运动开始加强逐渐形成回流区,介质过球阀时的压力损失明显增加;(3)分析非定常关闭过程计算中各监测点速度随关闭角度的变化情况,发现随着关闭角度的增加,从阀门进口左下方到阀门出口右上方逐渐形成高速流,所以监测点8的速度最大,而当关闭角度增加到大于50毅时,由于高速区的断裂,监测点3的速度最大。结论(2)和(3)的内特性分析均揭示了阀体内部高速区的断裂与其外特性的联系。     

参数的不确定性对停泵水锤的影响分析

停泵水锤是危害长距离泵输水系统运行安全的主要因素之一。以水锤分析的特征线法为基础,采用MATLAB语言编程的方法,对某输水工程四级泵站的水力过渡过程进行了分析,提出采用两阶段关闭蝶阀和空气阀组联合水锤防护措施。主要得出在两阶段关闭蝶阀的快关时间主要影响泵的最大倒转速度。两阶段关闭蝶阀的快关角度主要影响水锤升压、泵的最大倒转速度和倒流水量。两阶段关闭蝶阀的慢关时间主要影响泵的最大倒转速度和倒流水量。     

长距离重力流输水管线水锤计算及防护研究

为进一步研究长距离重力流输水管线的水锤现象,以兴安盟经济技术开发区工业供水工程为背景,根据一维水锤计算基本原理,计算分析了阀门两阶段线性关闭快慢和组合关闭方式对长距离重力流输水管线水锤作用的规律,并在此基础上研究了关阀总时间对管线水锤压力的影响。结果表明：阀门第1阶段快速关闭的幅度越大,则管线沿程水锤压力越大;阀门同时关闭时管线水锤压力较大,交错关闭时水锤压力较小;延长关阀总时间有利于减小管线水锤压力,该工程两阶段线性关闭最佳历时为1 400 s。该研究对长距离重力流输水管线的安全运行具有一定的参考作用。     

球阀阻力系数的数值模拟及流场分析

论文针对自行设计的调节型球阀，以标准k—ε模型为依据，利用GAMBIT软件生成流道模型，并利用FLUENT软件对设在管道中的球阀进行了流场数值模拟，研究了在不同开度及流速下的流道内的流态以及球阀阻力系数。数值模拟研究发现当球阀开度为20°左右时阀门前后形成漩涡流态，随着开度逐渐增大到70°左右时，紊流流态逐渐消失。同时流速对阻力系数也有一定的影响，随着流速的增大，阻力系数趋近于定值。     

长距离泵输水系统事故停泵水锤数值模拟研究

为了确定输水系统事故停泵水锤的合理防护措施,根据辛安泵站长距离高扬程的工程特点,建立水锤数学模型。通过模拟计算,确定了两阶段阀门的最优关闭规律,并将水泵出口设置两阶段关闭蝶阀、无关闭阀、蝶阀和空气阀联合防护3种不同条件下停泵水锤水力瞬态过程计算结果进行对比分析。结果表明：所建立的数学模型合理,蝶NN空气阀联合防护措施效果明显,为管道和泵站的设计提供依据。     

直径变化对三圆柱绕流的影响

数值研究了直径变化对三圆柱绕流的影响.在上游布置一个直径在d/D=0.15～2.0范围变化的圆柱,再以并列形式布置两个直径为D的圆柱.用有限元法对不等直径三圆柱的二维绕流进行数值模拟,分别求出在不同直径比下的流场分布和各个圆柱的升、阻力系数以及Strouhal数.结果发现:在直径比的变化过程中,流场可分为五类;升、阻力系数和Strouhal数的变化都有一定规律.     

液控蝶阀和超压泄压阀对水锤联合防护效果分析

以山西省长治市庄头泵站为例,针对供水工程倒虹吸管段出现的水锤压力过大的情况,采用数值模拟的方法,分别模拟了两阶段关闭液控蝶阀单独防护水锤、超压泄压阀单独防护水锤与液控蝶阀和超压泄压阀联合防护水锤的压力管路情况。对比分析了3种防护措施下的管路技术指标。分析结果表明:两阶段关闭液控蝶阀单独防护水锤与超压泄压阀单独防护水锤的效果均不明显,管路最大水锤压力仍不满足规范要求;而采取液控蝶阀和超压泄压阀的联合防护措施,能够有效地降低水锤压力,保证供水工程的安全运行。提出的液控蝶阀和超压泄压阀联合防护水锤的方法,可以为庄头泵站的安全运行提供技术支持,同时,也可为其他类似泵站的水锤防护提供参考。     

文丘里定风量阀的实验研究

通过对文丘里定风量阀阀芯所受的绕流阻力进行理论研究,发现绕流阻力系数是描述文丘里定风量阀阀芯在运行过程中所受绕流阻力的关键因素,进而设计了实验装置,对绕流阻力系数进行实验研究。通过对不同阀体收缩角度、不同阀芯位置的绕流阻力及绕流阻力系数的实验研究,得出了如下结论:绕流阻力系数与当量直径呈良好的幂函数关系;绕流阻力系数随当量直径的增大而减小,且随着收缩角的增大,绕流阻力系数的变化幅度增大,并且在同一位置不同风量下绕流阻力系数基本保持不变。     

小舜江输水泵站液控蝶阀关阀时间及停泵方式改进

大流量高扬程长距离输水工程供水泵站常采用二阶段液控调节蝶阀来最大限度降低关阀水锤。小角度关阀时间长,加之常规关阀停泵的方式,通常会引起机组、管路及阀门较大的振动。从泵站实际特点出发,尽量缩短关阀时间,改变常规关阀停泵方式,有效减小了振动和噪声。     

管道汇流口局部阻力试验研究

通过试验研究并结合水动力学原理，在分析汇流口独特水力特性及能量损失机理的基础上，提出了适用于任意角度汇流管路分析计算的局部能量损失系数的普遍表达式。分析了交汇角、流量比(支管流量／合流量)及面积比(支管面积／主管面积)等因素的影响规律，并对各影响因素进行了分析比较。研究结果表明，管道汇流口水流的局部能量损失，必须考虑汇入断面上支流沿下游主流方向的动量分量和主支流间相互掺混引起的附加摩擦阻力的影响。局部能量损失系数随交汇角、流量比增加而增加。当流量比较小时支流的局部水头损失系数出现负值，而当流量比较大时主流的局部水头损失系数出现负值。分离区内外压强差随交汇角增大而增大，随流量比的增大先增大后减小。     

先导活塞式泄压阀的运动规律

先导活塞式泄压阀是一种新型的防水击危害的安全阀,但理论研究尚不成熟。本文系统地考虑了影响先导活塞式泄压阀运动的各方面因素,包括水压力、运动部件的重力、弹簧力、活塞环摩阻力和渗漏等,基于结构运动力学和水力学原理,得到了主阀启闭速度与液压传动系统流量的函数关系,建立了描述主阀启闭速度与时间关系的运动方程。然后,通过对主阀关闭运动方程的解析,修正了现有活塞渗漏流量的计算公式,提出了合理选择活塞直径与主阀瓣直径以减小水压变化对关闭过程影响的方法,进而解析得出主阀关闭速度、行程、关闭时间的计算公式。最后,通过数值实例检验了解析式的准确性,并计算分析了一些关键参数对泄压阀开启和关闭的影响。本文主阀运动规律也适用于活塞式压力波动预止阀。     

非淹没丁坝下游回流长度及最大回流宽度研究

本文基于二维水深平均水流运动方程组，对一些因素如主回流紊动切应力、主流流速横向分布规律、紊动粘滞系数等作了与前人不同的假设，推导得到了非淹没丁坝下游回流长度及最大回流宽度计算公式，公式计算结果与实测资料进行了对比，研究成果表明：回流长度与坝长、水深、糙度、面积缩窄率，河宽缩窄率有关，最大回流宽度与河宽，面积缩窄率及河宽缩窄率有关，对于矩形河槽，河宽缩窄率等于面积缩窄率，而对于天然河道，两者并不相同。     

襟翼长度对翼型水动特性影响

针对日益受到关注的潮流能水轮机中叶轮所用翼型水动力问题,采用CFD数值模拟方法,以NACA0018为基准翼型,对比分析了带襟翼翼型和原始翼型的流场变化,以及襟翼长度对翼型水动特性及表面静压力系数分布的影响。数值计算结果表明:襟翼可以使翼型失速攻角延后,且在达到失速攻角后可比原始翼型对应攻角时的升力系数有所提高;在小攻角下,襟翼对翼型压力分布影响较小,襟翼长度为0.3c(c为翼型弦长)时,压力系数改变最为明显;当攻角接近失速攻角时,襟翼长度为0.2c时,在所研究范围内,翼型水动特性最优;达到失速攻角后,襟翼对翼型流场及静压系数分布影响较大,翼型前缘吸力面低压区范围增大,压力面高压区范围均匀分布,且当襟翼长度为0.2c时翼型水动特性最优,其升力系数较原始翼型升力系数均有较大提升,阻力系数变化不大。     

输水隧洞坡角对侧式进/出水口水力特性影响研究

抽水蓄能电站侧式进/出水口具有双向过流的特点,进/出水口自身体型参数对其水力特性具有很大的影响,但连接的输水隧洞布置型式也同样会影响进/出水口水力特性,若输水隧洞布置不恰当,将可能导致进/出水口出现不利的水力特性。利用RSM紊流模型,以某侧式进/出水口为研究对象,在进/出水口体型不变的前提下,研究出流工况不同隧洞坡角对进/出水口内部流态、拦污栅断面流速不均匀系数、水头损失系数及流量分配等水力特性的影响。结果表明,当隧洞坡角等于扩散段垂向扩散角时,进/出水口内部流态较好,反向流速区的沿程范围、拦污栅断面流速不均匀系数及水头损失系数均最小。因此,当进/出水口扩散段垂向扩散角不大且各隧洞坡角均满足地形、地质条件的情况下,隧洞坡角等于扩散段垂向扩散角时,可获得较优的水力特性。     

三峡船闸末级闸首超长泄水廊道中阀门水力学关键问题研究(2)——事故动水关闭过程的阀门水动力学特性

运用物理模型试验和数学模型计算的结果 ,阐述了三峡船闸末级闸首超长泄水廊道的阀门在事故动水关闭过程中 ,阀门段水流出现的明满流交替流态特征 ,分析了阀门关门速率、起关开度对阀门后廊道冲击特性的影响 ,实测了阀门可能承受的最大作用水头 ,探讨了阀门启闭力、支铰荷载和阀门段的空化特性 .     

带连通阀的阻抗调压室水锤防护特性研究

在大流量输水工程中,水泵抽水断电后,管线往往会有较强的压力波动,易造成沿线水位压力较低。结合某大流量输水工程,建立了带连通阀的阻抗调压室数学模型,对比分析了简单调压室、阻抗调压室和带连通阀的阻抗调压室的水锤防护特性,验证了带连通阀的阻抗调压室的优越性,并研究了其连通阀关闭规律对调压室水锤防护特性的影响。研究表明：与简单调压室和阻抗调压室相比,带连通阀的阻抗调压室水锤防护效果更佳,可有效提高调压室最低水位和沿线最小压强,减小占地面积;水泵抽水运行断电后,连通阀须尽早关闭,且存在较优关闭速率。     

矩形断面压力管道汇流口局部能量损失

采用水动力学基本理论,对矩形断面有压管道汇流口的水力特性进行分析研究,提出收缩系数及局部能量损失系数的综合表达式,并与试验结果进行了比较。研究结果表明:正确描述管道汇流口水流特性,必须考虑主管和支管的面积、流量的相对大小和交汇角的影响;局部能量损失随流量比增大而增大,随面积比增大而减小,随交汇角增大而增大。