华能罗源电厂循环水泵房进水流道的水力性能优化研究

循环水泵房前池和流道良好的水力性能对保证电厂的安全、可靠、高效运行至关重要。采用1∶10的正态比尺模型,对华能罗源电厂一期工程循环水泵房前池和进水流道的水力特性进行了试验优化。针对原设计方案存在的前池内水流扩散不充分、吸水室内流速分布不均匀、吸水喇叭口前有预旋等不利流态,通过采取在前池和滤网出口处分别布置多排导流扩散墩、调整胸墙高度、优化喇叭口底部导流防涡结构等综合措施,有效地改善了前池和流道内的流态和流速分布,保证了水泵吸水管理想的进流条件。研究成果可供类似工程设计借鉴。     

沿海电厂循环水泵流道的水力特性 及优化研究

结合防城港电厂工程,对循环水泵流道进行了物理模型试验,重点研究了流道的水力特 性,包括引水沟来水的扩散消能特性、旋转滤网及吸水室的水流流态特征、吸水喇叭口进水断面 的流速分布规律等。针对原设计前池扩散不充分、出流不均、泵体管外环流等问题,提出在前池 扩散段设置消能横梁和在循环水泵中心线上游设置淹没胸墙等整流措施。该优化方案能有效阻断 吸水室内的表面回流通道,起到改善流态和消能的作用,从而满足循环水泵的运行要求,并且能 够有效节省土建投资。     

吸水流道在长桥水厂二级泵房的应用

给水厂二级泵房离心泵一般采用吸水井吸水。吸水井尺寸较大、混凝土用量较多流态较 差,而且需考虑抗浮,因此整体费用较高。在长桥水厂改造中,结合渠道输水,借鉴大型立式泵常用 的前池和流道形式,设计了埋地式吸水流道,代替常规吸水井。改善了吸水流态,减小占地,节省抗 浮费用,增加了绿化面积。     

某核电厂二期工程循环水泵房水流特性试验研究

针对某核电厂二期工程循环水泵房前池和流道的水流特性,根据引水明渠引水水流特点,结合物理模型试验,在前池采用多种整流措施,优化各水工建筑物的体形尺寸,有效改善了吸水室内水流流态及流速分布的不均匀性,并提出有利于循环水泵安全、高效运行,投资较省的工程措施。     

大扩散角进水流道水力诊断及优化

为解决大型火电站循环泵顽固性振动,采用雷诺时均N-S方程和Realizable k-ε湍流模型,对1 000 MW超超临界火电机组并联泵循环水流道与循环泵内水力状况进行FLUENT三维数值诊断性分析,模拟研究了进水流道内的流体流动形态、流速分布以及泵体周围和喇叭口周围流场的水力问题,并依此对循环水道进行了优化整流方案研究。研究结果表明,循环水流道前池过短且为不规范矩形,由引水段冲入的流体无法在前池内得到充分发展扩散,吸水室内水流流态严重偏流乃至贴壁流动,近壁流体流速差可达0.3 m/s;喇叭口处截面流速严重不对称,循环水泵周围流场紊乱,来流两侧水流流速差异过大,流速差最大可达0.5 m/s,进水条件恶劣。采取针对性优化整流方案后,进水流道内水流流态分布更加均匀,水泵进水条件得到显著改善。     

惠南庄泵站前池流道模型试验研究

对南水北调中线一期工程北京段有压输水方案的惠南庄泵站前池流道的水力特性进行试验研究，提出了前池流态及进水口总扩散角、水泵进水池内、外流态及漩涡型态，前池水面线及水面波动等项成果，验证了前池系统水力设计的可行性及合理性。     

循环水泵流道的三维数值模拟与优化设计

通过建立基于RNG湍流模型的三维数值模型,对某循环水泵房前池和流道进行了数值模拟,重点对稳态及瞬态的水力特性进行了分析研究。结果表明:正常运行水位下,各工况的水泵喉部流速偏差均小于10%,能保证水泵安全稳定地运行。但在最低运行水位下,吸水池内涡量较大,为此提出了设置消涡胸墙的优化方案。两台水泵同时事故停泵时,会造成循环水泵房的暂时性溢流,可将泵房内人孔移至泵房外且运行水位降低0.30 m;两台水泵同时启动时,前池水位降低最大,但最小淹没深度仍能满足水泵的安全运行要求。     

闸站并列布置工程泵站前池流态改善

为研究闸站并列布置工程泵站运行时清污机桥位置对前池内水流流态的改善效果，以南水北调东线刘山泵 站工程为例，基于 Navier-Stokes 方程和 Standard?k-ε 湍流模型对前池原设计方案和改进设计方案的进水流场进行 了定常数值模拟，分析比较不同开机组合时前池流场分布和流道进口后断面的流速分布均匀度及速度加权平均 角度，并进行水工模型试验验证。结果表明：原设计方案前池在 4 号和 5 号机组进水流道进口前存在回旋区，4 号 机组流道进口前产生有害吸气旋涡；改进设计方案前池将清污机桥整体向泵房方向移动 25?m，并将节制闸与泵站 间导流墙长度减短使其头部与清污机桥墩齐平，不仅消除了 4 号机组流道进口处有害吸气涡，还将 4 号机组进水 流道进口流速分布均匀度平均提高 2.5%，泵站进水流态改善显著。通过调整泵站进口清污机桥桥墩位置解决了 前池流态存在的问题，不需再另增底坎、立柱和导流墩等措施，研究成果可为同类型工程研究提供参考。     

印尼BANTEN电厂取水泵站取水流道试验研究

大容量电站循环水泵房进水流道水力性能设计对保证循环水泵的安全和高效运行是至关重要的,良好的流道设计不仅对水泵安全、优化运行有利,同时它也是优化水泵房布置降低投资的前提条件。通过印尼万丹超临界燃煤电站取海水泵站的水工模型试验,研究大型取水泵站前池及进水流道的流态,分析产生不良流态的原因,提出改善前池及进水流道水流流态的不同措施,如消涡板、底坎及整流墩等。采取治理措施后各工况条件下,流道内水流均匀,无有害漩涡产生,机组运行平稳,从而提高了泵站效率和保持安全经济运行,为类似工程提供参考。     

多机组泵站复合前池水流流动数值模拟研究

对某多机组泵站复合前池水流流动进行了CFD数值模拟计算,结果表明:复合前池各自泵房机组水流流动区域都出现了大范围回流区和低速区,水流流态紊乱,严重影响进水池进水均匀性;各泵房进水池有多台机组处于流速分布低速区和前方进水回旋等不良进水条件,甚至出现大尺度回旋;该多机组泵站复合前池平面布置图不合理,须进行CFD数值模拟或水工模型试验水力优化,获得最优水力性能。     

泵站超大扩散角压力前池立柱阵列整流的优化设计

受场地布置尺寸的限制,山东省黄水东调二期工程加压泵站压力前池的扩散角度达到78.8°,大大超出正常前池扩散角的范围。根据该站不同运行工况时的压力前池三维流场数值模拟分析结果,该站压力前池内因扩散角过大而导致存在大范围的回流区,对水泵安全稳定运行构成严重威胁。为了使该站在前池扩散角很大的情况下能够为水泵进口提供较为理想的流态、保证水泵正常运行,采用基于Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型的CFD方法,利用该站压力前池内的数十根结构支撑立柱,在压力前池控制尺寸不变的条件下,采用立柱排列与前池侧壁边界型线调整相配合的技术方案,进行了前池整流优化研究。研究结果表明:前池整流优化方案消除了该站大扩散角压力前池原方案中的大范围回流区和喇叭管附近的紊乱流动,各工况下水流能够较为平顺地流向喇叭管;各工况下喇叭管出口的流速分布均匀度平均值均不低于98%,水流角度平均值均不小于87°,可为水泵运行提供符合要求的流态;结构复核计算结果表明压力前池优化方案2能够满足柱体结构强度和顶板变形的要求。该泵站前池已按本文研究结果实施,泵站建成后的实际运行情况表明,水泵机组运行安全稳定。     

城市排水泵站水力特性及整流措施

为了解弧形进水箱涵城市排水泵站水力特性,探寻改善泵站内部不良流态的整流措施,采用数值模拟方法对城市排水泵站水力流态及整流措施进行研究,并通过物理模型对整流效果进行验证。研究结果表明：弧形进水箱涵城市排水泵站的前池存在主流偏斜与分离流动现象,前池主流集中在中上层,中下层出现大范围的立面环流,底层存在回流,进水池内流态紊乱并出现旋涡,导致水泵进水不够顺畅;设计优化的“方形立柱+组合横梁”的组合式整流措施能够改善前池和进水池的水力流态,前池内的偏流和分离流动消除,底层回流消失,进水池旋涡得到有效抑制,3台水泵进水流道入口流速分布均匀度分别提升了12.0%、8.7%、8.3%,入流速度加权平均角分别提升了7.08°、9.07°、11.40°。     

三维数值模拟在泵站侧向进水前池的应用

泵站布置形式因进水方式不同通常分为正向和侧向两种进水方式,侧向进水时前池来流方向和前池中的主流方向存在夹角,此时由于弯道水流的运动特性,侧向进水前池容易产生主流脱壁、回流和漩涡等不良流态,难以形成良好的水泵进水条件,影响机组的安全运行。针对古德洛尔电厂一期侧向进水泵站前池,采用RNGκ-ε双方程紊流模型封闭雷诺平均的N-S方程,利用SIMPLEC算法对泵站前池及部分引水明渠水流流场进行三维数值模拟,对比分析设计方案修改前后前池水流的流速、涡量、水面线等水力参量分布特性,并以典型断面流速分布均匀度为目标函数分析整流措施前后前池内流速分布均匀度变化,验证了增加合理的整流措施可以有效改善前池流态。     

扩散段长度对侧式进/出水口水力特性的影响

以某上水库无调整段侧式进/出水口为研究对象,采用雷诺应力湍流模型探究了扩散段长度对进/出水口水力特性的影响规律,并从水力学的角度给出了扩散段长度建议值。结果表明：扩散段长度对侧式进/出水口水流运动存在显著影响,扩散段不宜过长或过短;对于进/出水口沿程流速分布,只有在抽水工况下扩散段长度才会对其产生影响,发电工况下基本不存在影响;对于水头损失、各孔口流量配比等其他水力指标,扩散段长度在双向过流时均会对其产生较大影响,随着扩散段长度的增加,各水力指标均先变好再变差;对于无调整段侧式进/出水口体型,当扩散段长度为隧洞直径的5.7～6.0倍时,各水力指标满足规范要求;当扩散段长度为隧洞直径的5.8倍时,进/出水口水力特性得到较大改善,且具有较好的水流流态。     

斜向管涵进流城市雨水泵站箱涵流态分析及整流措施研究

为了研究斜向管涵进流对城市雨水泵站水力流态特性的影响,探寻改善不良流态的有效整流措施,基于计算流体动力学(CFD)方法,开展斜向管涵进流城市雨水泵站箱涵流态分析及整流措施研究。针对不良进水流态,通过在闸门井内设计布置了3种不同的整流措施,分析比较各整流措施对箱涵进水流态及其配水均匀性的改善效果,优选出最佳方案并进行物理模型试验验证。研究表明:斜向管涵进流容易造成箱涵各孔流量分配不均且存在偏流、回流、旋涡等不良流态,从而恶化前池进水流态和影响泵站安全运行;采用"分流墩、组合梁以及相背布置短导流墩"的组合式整流措施可以显著改善闸门井、箱涵以及前池进口处的不良流态,有效提高箱涵各孔的流量分配的均匀程度,其中箱涵各孔流量分配不平衡度降至±0.03之间、箱涵总流量分配均匀度提高为0.905。本文的研究成果可为同类型城市雨水泵站设计提供有益的参考。     

开孔导流墩几何参数对闸站工程前池整流效果的影响

为了改善闸站结合工程的泵站前池流态,采用计算流体力学(CFD)对闸站结合式泵站前池流态进行数值模拟,研究了开孔导流墩的长度、开孔宽度、相邻的孔口中心间距及开孔高度等因素对泵站前池流态的影响。结果表明:选择合适长度的导流墩能改善闸站结合工程的泵站流道进口的不良流态;在优选的长度下,进行导流墩不同开孔几何参数的对比计算,发现开孔导流墩长度为8.62D(D为水泵叶轮的直径)、开孔宽度为1.55D、相邻的孔口中心间距为2.16D、开孔高度为0.66h(h为前池水深)时,相比于其他几何参数的开孔导流墩,前池内流态能得到更好的改善,水泵入口流速分布更均匀,漩涡综合影响函数更低;CFD计算结果与模型试验结果基本吻合,研究成果可为闸站结合工程选择合适的导流墩提供参考。     

引黄工程总干三级泵站侧向进水前池水工模型试验研究

本文介绍通过水工模型试验提出的引黄入晋工程总干三级泵站侧向进水前池的优化体型及为调整水流结构而采取的整流板等工程措施，这些措施使泵站进水前池中水流流态平稳，流速分布均匀，避免了在各种工况下前池中产生螺旋流及水面串通漏斗漩涡，能保证水泵安全、正常、高效运行。