大型泵站进水流场十字消涡板整流特性研究

为研究十字消涡板对喇叭管下方水体及进入喇叭管内部水体的整流效果，以一大型泵站为研究对象，采用CFD计算方法进行了泵站流场数值模拟。研究发现，不设置消涡装置时，进水池存在大尺度回流和旋涡，并且在喇叭管正下方存在高速度及高涡量区，从而导致水泵进口流态恶化。在设置了高宽比分别为6:8，6:15和6:24的三种十字消涡板后，进水池流场、吸水喇叭口入口断面及水泵进口断面的流速均匀性均有显著变化。相对于高宽比为6:8和6:24的方案，高宽比为6:15的方案能明显减小进水流场底面上高速区，流场变得更加均匀，使得吸水喇叭管中轴线纵剖面上的涡量分布特征值由不设置消涡装置时的0.508减小到0.101，喇叭管入口断面的涡量分布特征值由0.495减小至0.098，喇叭口入口断面的流速均匀度最大提高4.1%，水泵进口断面的均匀度最大提高3.2%。研究结果对大型泵站进水池流态控制有一定指导意义。     

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。     

引黄高扬程灌溉泵站双进口两级中开泵结构改进

本文对黄河沿岸泵站中双进口中开泵的磨损情况进行分析讨论,提出降低泵内水流相对速度、合理选用抗磨材料和提高泵运行可靠性等方法,对该泵型进行优化。采用数值模拟方法,在设计和非设计工况下对流场内部特性进行研究。外特性与试验结果相比较,误差在4.4%以内。外特性研究结果表明,叶轮流道内速度和压力分布稳定,验证了改进策略的可靠性。改进后的泵型在高扬程、高含沙量工况有重要的工程应用价值。     

泵站有压输水系统启动过程中蝶阀非定常流场研究

蝶阀广泛应用于有压输水系统,其开启过程是输水系统启动运行的必经阶段。在开启过程中,阀板需按预定的规律在流场中做旋转运动,具有变压差变截面的特点。本文针对泵站加压输水系统,采用一维/三维耦合计算思路,对蝶阀上下游的管路段按准恒定假设基于伯努利方程、对蝶阀所在的三维流体域基于动网格策略,构建了蝶阀开启过程数值分析方法,提出了模拟计算的动态边界条件及数据更新方式,对蝶阀开启过程非定常特性进行了三维数值模拟。研究结果表明,当阀板转角由0°匀速增大至90°,管道流量在阀板转角0~45°范围内快速增长,在45°时达到额定流量的90%,之后流量增长速度变缓。阀板水力转矩呈先快增后慢减的变化趋势,最大水力转矩出现在阀板转角20°时。从蝶阀前后流场可以看出,在阀板下游具有从两个主涡到流线平顺的演化特征。该研究揭示了蝶阀开启过程中水力瞬变演化机理,为优化蝶阀设计和输水系统稳定运行提供了参考。