基于CFD模拟的大型低扬程泵站低驼峰式出水流道水力优化研究

低驼峰式出水流道结构设计不当易引发偏流现象,将严重影响大型低扬程泵装置的安全稳定运行。依据浙江省某泵站的有关参数,采用三维数值计算的方法,对泵站整体模型水流流场进行模拟,并通过物理模型试验进行计算可靠性验证。结果表明,湍流模型Realizable k-ε的计算结果与试验结果最接近;泵站低驼峰式出水流道空间流线随过流断面的扩散而扭曲,其扭曲程度随流量的减小而加强;在低驼峰式出水流道中设置中隔墩有助于优化流场,但会使低驼峰式出水流道的水力损失增加;通过对不同几何参数的中隔墩进行多方案比较,发现在低驼峰式出水流道中设置长为3.90D、宽为0.10D的中隔墩流场优化效果最佳。研究结果可为同类型泵站工程优化设计提供一定借鉴。     

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.     

泵站出水流道基本流态分析

为了改进泵站出水流道的水力设计方法，采用三维紊流数值模拟的方法，模拟了虹吸式、直管式和斜式三种型式出水流道内的流动形态；发现出水流道平面方向上的扩散情况较好，而立面方向在出口断面附近则不同程度地存在着旋涡，该旋涡对流道出口断面的流速分布有很明显的影响；提出在流道设计时应最大限度地利用流道宽度方向的扩散，以免出口断面的有效面积过多地被旋涡挤占。     

宝应泵站流道优化计算与模型试验研究

为确保宝应泵站的进、出水流道实现水力性能的最优化，采用三维紊流数值模拟计算和透明流道模型试验的方法，根据日立公司的水泵尺寸对宝应泵站肘形进水流道和虹吸式出水流道进行了水力设计和优化，并与日立公司提出的进水流道和虹吸式出水流道进行了性能比较，取得了较为理想的结果。     

低扬程立式轴流泵出水流道基本流态及水力性能的比较

采用数值计算和模型试验的方法对低扬程立式轴流泵虹吸式和直管式2种不同形式的出水流道进行了比较,揭示了这2种出水流道的基本流态,测试了这2种形式出水流道的水力损失。结果表明:在低扬程的条件下,虹吸式出水流道内的水流转向更为有序、扩散更为平缓、水力损失更小,对于年运行时数较多的大型低扬程泵站,在上游水位变幅允许的条件下,应优先选用水力性能较好的虹吸式出水流道。     

广和泵站进出水流道优化设计

通过对广和泵站进出水流道内的三维流动模拟,分析进出水流态,进行流速分布及水力损失数值模拟计算,根据计算结果提出建议采用的优化方案,并在实践中应用。     

泵站“S”型进、出水流道优化设计研究

为提高王道泵站泵装置的效率和运行稳定性,本文通过CFD软件对不同流道设计方案的流态进行模拟计算,根据模拟计算结果评价、比选流道方案。模拟计算结果较好地揭示了不同方案泵装置的外特性及内流性能,通过对比可以发现：经优化后的泵装置进、出水流道无漩涡、脱流等不良流态;水泵叶轮进口断面流速均匀度经优化后达96.45%,流速加权平均角达86.87°;泵装置水头损失较小且仅为0.419 m,装置水力效率高达78.1%。经优化后的泵装置效率高、运行稳定性好,各项水力性能指标均达到同类型国内泵站的先进水平,优化过程可以为同类型泵站的设计选型提供参考和指导。     

井头泵站出水流道优化设计及影响分析

采用CFD数值模拟计算方法,对井头泵站设计工况下出水流道优化前后水力性能进行计算及比较,分析了优化后出水流道水力性能及对工程投资的影响。结果表明,优化后出水流道不仅具有水流扩散均匀平缓、水利损失减小、泵装置性能提高等优点,还可以减少工程直接投资。     

低扬程泵站建设中装置选用问题(下)

4 泵站进水管的进口淹深 泵站进水口淹深在有自由水面的集水池中,泵的吸水直接影响到泵站进水管进口淹深,它和进水管进口淹深在无自由水面的集水池中是有区别的。 4.1 进口前水流表面旋涡的分类 泵站进水管的进口最小淹深是依照进口前水流表面发生的旋涡大小来判别的。众所周知,进口前水流表面旋涡可分为3种,即空气不吸入旋涡、间断空气吸入旋涡和连续空气吸入旋涡,如图8。进口前水流表面发生空气吸入     

低扬程泵站建设中装置选用问题(上)

本文讨论低扬程泵站建设中装置选用问题,有些问题高扬程泵站也存在。 1 平原地区泵站的特点 平原地区或沿江河低地的地面低洼,汛期当外河水位高出地面时,内河涝水无法自排入外河;非汛期外     

江都三站进水流道优化数值计算及模型试验研究

针对江都三站进水流道存在的问题，采用三维紊流数值模拟计算的方法对其进行了优化水力计算，并采用透明流道模型试验的方法对数值模拟的结果进行了验证。计算和试验结果表明：优化方案与现状进水流道相比，不仅消除了流道内的涡带，而且进水流态均匀、水力损失小，已达到正常进水流道的水平，可应用于江都三站改造。     

大型泵站低扬程泵装置效率指标的推算

为了合理确定我国低扬程泵装置主要工况水力性能的考核指标,以适应我国大型低扬程泵站建设事业不断发展的需要,提出建立在水泵模型同台测试试验数据和流道优化水力设计研究成果基础上的推算低扬程泵装置效率的基本方法,即:泵装置效率由泵段效率和流道效率的乘积得到,其中,泵装置中的泵段效率由同台测试结果经修正后得到,流道效率由流道水力损失及泵装置扬程计算得到;应用该方法推算了大型泵站贯流泵装置和立式泵装置模型主要工况的效率考核指标。     

皂河抽水站出水流道混凝土病害分析及处理

通过对皂河抽水站出水流道混凝土病害现状检测分析,得出了混凝土结构病害形成的主要原因是上部荷载长期作用、基础沉降和环境因素等。依据混凝土病害形式、程度,分别采用壁可法对出水流道混凝土裂缝修补,采用H-S环氧厚浆涂料对出水流道混凝土碳化进行处理。质量检测表明,工程取得了良好的补强效果。为水工建筑物混凝土病害处理提供了新的方...     

月亮泡水库利用低水头泵站引蓄嫩江洪水可行性分析

从河流中引蓄洪水实现洪水资源化,引水渠首内外水位差是引蓄洪水水量的关键之一。月亮泡水库为嫩江下游的旁测水库,汛期库内外水位总存在一定的差异,并且库外水位低于库内水位的差别不大而出现频率较高。现以月亮泡哈尔金闸为例,通过对库外水位低于库内水位的情况统计和水位差特性分析以及建造泵站效益费用分析,论证了建造泵站引蓄嫩江洪水是必要的并且经济上是可行的,从而在这一工程措施下可以提高嫩江洪水资源化效率,将灾害洪水转化为水资源。     

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。     

功果桥电站大坝底孔设计

对功果桥大坝底孔进行优化设计,以达到简化水工建筑物结构布置,降低大坝施工难度和提高工程效益的目的。对选定方案底孔进行体型及细部结构设计,并结合水工模型试验进行验证,确定设计的合理性。     

南水北调东线台儿庄泵站水泵装置优化选型设计

针对南水北调东线台儿庄泵站低扬程的特点，对国内目前已有的优秀水力模型进行了综合技术比较，最终选定TJ04-ZL-19水力模型；采用CFD理论和技术对初步设计阶段选用的肘形进水、直管式出水流道进行了数学模型计算和优化，并通过透明流道模型试验对理论计算结果进行了验证。最终的水泵装置模型试验结果证实了台儿庄泵站水泵装置的水力设计达到了预期的要求。     

南水北调东线一期工程蔺家坝泵站水泵模型装置验收试验

对蔺家坝泵站水泵模型装置试验的模型水泵、实验装置、测试设备和精度、试验结果进行了介绍。验收试验进行了水泵能量试验、气蚀性能试验、模型泵尺寸等抽测,并对仪器仪表的适用范围、精度标定证书等进行了检查。验收结果表明：蔺家坝泵站模型装置效率和气蚀性能等达到并优于合同规定值。此外,为使试验与国内有可比性,同时进一步优化流道型线,又按有关要求进行了追加试验,取得了满意的结果。     

大型竖井贯流泵站出水流道的水力性能分析

对于低扬程泵装置,出水流道的水力性能对水泵装置性能影响较大。以浙江省某大型竖井贯流泵站出水流道的设计资料为研究背景,根据出水流道的水力设计要求,将流道水力损失最小作为优化设计目标函数,通过确定流道控制尺寸和设计流道型线,给出了出水流道的两种设计方案。采用流道数值模拟方法,对两种设计方案分别进行了数值模拟计算和水力性能分析比较。分析结果表明,流道控制尺寸对流道水力性能和泵站土建费用影响较大,其值在允许范围内应尽可能小;流道型线影响流道水力损失,在控制尺寸一定的条件下,流道型线应进行细致的优化。