CFD在大型潜水贯流泵装置优化设计中的应用

采用计算流体动力学(CFD)方法,借助于Fluent软件,对通榆河北延送水工程灌河北泵站大型贯流潜水泵装置进、出水流道三维湍流流态开展数值模拟,并与模型试验、真机试验结果进行比较分析。结果表明,采用数值模拟得到的贯流泵装置流道的内部流态及其水力损失与流道模型试验得到的结果基本一致;流道的控制尺寸及过流边界的形线对贯流泵装置的水力性能有较为明显的影响。通过采用CFD方法对泵装置内部流场状态进行研究,对减少泵内部涡流、提高泵站效率具有重要的意义,并可为预测水泵性能、优化泵型和改进设计提供理论依据。     

基于CFD方法的竖井贯流泵装置进出水流道优化设计

运用计算流体动力学方法,基于雷诺时均Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型,针对通吕运河水利枢纽工程贯流泵装置特征扬程和设计参数对全流道进行数值模拟,在给定的水位资料和土建控制尺寸范围内,对竖井贯流泵装置进、出水流道进行了CFD分析和水力设计优化。通过对三种不同竖井宽度的进水流道内部流态分析、水力损失计算和泵装置效率预测,优选竖井最大宽度确定为5.4 m,该方案设计工况下进水流道水力损失为0.053 m。通过对三种不同出水流道设计方案内部流态分析、对水泵的效率影响和水力损失计算,上翘角对直管出水流道内部流态、水力损失和泵装置效率产生一定的影响,对比分析采用底部上翘角为3.56°的直管式出水流道具有较优的水力性能,且采用该方案时挡土翼墙高度可减少约1 m。竖井贯流泵装置内流CFD分析与进出水流道优化设计可为同类型泵站的设计提供优化参考。     

开敞式双向泵装置出水锥管的优化设计

为满足排涝和抽引双重功能,节省土建投资,并且考虑到两种工况下设计扬程和校核扬程相差较大,新建的澡港泵站采用了开敞式双向流道泵装置结构型式,在大多数引水工况下,出水流道的顶板不被淹没,流道内具有自由表面。在分析澡港泵站开敞式双向进出水流道设计特点的基础上,运用计算流体动力学方法,对进水流道、叶轮、导叶、出水流道及门槽等进行了全流道内部流动数值仿真,对出水锥管进行了水力设计优化和装置性能预测。通过多方案比较出水流道的水力损失和装置效率,优化出水锥管设计参数。在设计工况下,优化设计方案对应的装置效率达到了66.05%,优化设计效果明显,有效地提高了澡港泵站的工程效益。     

低扬程泵装置流动特性及水力性能研究进展

综述近年来低扬程泵装置流动特性及水力性能方面的研究进展,分别从进出水流道、叶轮和整体泵装置等方面对目前研究成果进行分析,指出为了更真实地描述泵装置流动与性能研究,应树立从装置的角度去认识泵装置及其各过流部件的内、外特性的思想。目前需要在泵装置内部三维流动测量和低扬程泵装置选型方法两方面作重点研究。     

灯泡贯流泵装置的优化水力设计

采用CFD理论应用Fluent软件对某低扬程泵站灯泡贯流泵装置进行了三维湍流数值模拟及其优化水力设计,并采用透明流道模型试验验证了该优化设计.研究结果表明:灯泡贯流泵进、出水流道的控制尺寸及过流边界的形线对贯流泵装置的水力性能具有较为明显的影响;借助于三维湍流数值模拟方法可逐步优化其水力性能,且在设计流量下工作时的流道水力损失可控制在较小的范围内.前置灯泡贯流泵装置具有更好的水流条件,其水力 性能优于后置灯泡贯流泵装置.采用数值模拟得到的贯流泵装置流道的内部流态及其水力损失与流道模型试验得到的结果基本一致,表明采用数值模拟方法得到的灯泡贯流泵装置优化水力设计的结果是可信的.     

低扬程泵装置水力损失及水力设计流程分析

水力损失计算是泵装置性能预测的基础,文中给出了低扬程泵装置各过流部件水力损失计算公式,指出非设计工况下进水流道损失修正和出水流道环量损失的概念,有助于理解泵段性能与泵装置性能的差异。系统总结了基于性能预测和流动分析的低扬程泵装置水力设计流程,对南水北调泵站设计和建设具有一定的指导意义。     

井筒式泵装置水力特性数值模拟

基于k-ε紊流模型和雷诺时均N-S方程,运用商用CFD软件,对井筒式泵装置进行了三维流动数值仿真计算。通过对性能曲线的分析,发现设计工况下,进水管直径较大时效率较高。对比进出水损失发现,进水损失随着流量增大而增大,出水损失随着流量增大先减后增。通过分析VX云图和流线图,发现进口管直径较小时,流速较大,形成的漩涡也较大,漩涡区域涡量为大管径时的2倍以上。对叶轮进口断面轴向流速分布均匀度的分析,得到进水管较大时,叶轮进口的流速均匀度较高,但在流量超过330L/s的工况下差异不明显。从喇叭管进口断面平均涡量的计算分析中,得到喇叭管进口断面平均涡量随着流量增大而增大,且进水管直径较大时,平均涡量小,减小超过20%。     

双向潜水贯流泵装置内流及水力性能分析

为明晰双向运行时潜水贯流泵装置的内流特征及水力性能,采用数值模拟技术对双向潜水贯流泵装置进行全流道计算,通过模型试验验证数值计算的有效性。结果表明：在叶轮的叶片安放角0°、双侧可调导叶的叶片调节角0°且灯泡体位于内河侧时,泵装置在排涝工况时最高效率为59.29%,引水工况时泵装置最高效率为58.41%;双向运行各流量工况时,叶轮进水侧的过流结构内部流线均平顺流态较好,叶轮出流侧的过流结构内部流态相对紊乱;在双向运行时,直管式流道的出口面轴向速度分布均匀度均大于92%,速度加权平均角均大于89°,直管式进水流道为叶轮提供良好的入流速度分布;在高效工况时,泵装置出水流道进口的偏流角均低于导叶体出口;叶轮所受的轴向力均随着流量的增大而减小。研究成果为双向潜水贯流泵装置的结构优化提供了一定的参考价值。     

竖井贯流泵装置流道水力性能分析

针对竖井贯流泵装置中,进、出水流道水力损失所占比重较大的问题,通过分析泵装置流道的三维数值模拟结果,对流道型线进行了优化设计,获得了水力性能较好的型线方案。结合模型试验结果,表明流道型线优化后的水泵装置效率较高,具有较好的水力性能。     

基于CFD的离心式高效喷溅装置水力特性

为提高离心式高效喷溅装置的布水均匀性,采用欧拉(Eulerian)多相流模型和重整规划群(RNG)k-ε湍流模型对离心式高效喷溅装置的水力特性进行了三维数值模拟,将其模拟的溅洒情况与试验情况进行了对比,验证了模型的正确性。并用此方法研究了离心式喷溅装置在3种水头和4种转速下的水力特性,结果表明其在较广的水头和转速范围下均能实现均匀布水,且一定范围内提高水头和降低转速可以提高布水均匀性,提出离心式高效喷溅装置的建议工作转速为60~120r/min。     

阳泉市娘子关供水二期工程一级泵站方案优化

本文对阳泉市娘子关供水二期工程一级泵站方案比选进行了介绍,确定了优化方案。     

杨范泵站沉沙池设计及运用分析

水源泥沙含量大对高扬程泵站机泵磨损、灌区渠道淤积的影响十分突出，沉沙池是较好解决这一问题的有效途径，本文就扬范泵站条形沉沙池的设计、运行效果进行了具体的分析。     

基于中桥水库泵站水力机械设计

中桥水库工程位于遵义市中心城区东北,该工程是遵义市两城区的主要水源工程。中桥泵站总装机4＆#215;2240 kW,扬程高、流量大,设计难度大,文章根据目前泵站设计要求结合工程具体情况进行优选设计,包括水库设计水位、设计扬程、机型选择、辅助设备的优选。对于高扬程水泵及其附属设备的选择,选择的优劣直接影响工程整个效益以及工程建成后运行的成本,因此必须在设计阶段做好比选。     

惠南庄泵站监控系统优化设计

惠南庄泵站监控系统,是一个分层、分布式的计算机化监控系统,其按照无人值班(少人值守)规模设计,实现对全站泵组主机设备、技术供排水等辅机设备及公用设备的自动化监控.文中介绍了系统结构及其比选分析、运行控制方式、软硬件配置等,并阐述了为保证系统稳定可靠的工作所采取的抗干扰措施等设计重点问题.     

芜湖市西江涵泵站枢纽扩建工程布置

芜湖市西江涵泵站扩建工程为城市排涝工程,位于芜湖市城区西侧,紧邻长江。工程场地地形起伏较大,属河流相冲淤积而成的Ⅱ级阶地,存在着厚度不均、力学强度低的软弱土层;且工程区基岩顶面有起伏,地层地质结构复杂,建筑物基础存在不均匀沉降、基坑开挖边坡坡度较陡等问题。为此采取了相应的工程基础处理措施,现工程已建成并投入使用。     

高水头压水试验在引黄工程泵站中的应用

引黄工程总干一、二级泵站和南干一、二级泵站设计扬程均为１４０ｍ，若考虑特殊工况下的水锤作用，内水压力最大可达２１３ｍ，为了查明隧洞围岩在高内水压力下的稳定和抗力强度问题，并为优化隧洞衬砌形式提供有关地质参数，在上述四个泵站的勘探钻孔中，分别进行了高水头压水试验，取得了较满意的成果     

淮阴三站泵房振动分析

通过三维有限元数值模拟对淮阴三站泵房进行振动分析,研究了泵房的自振特性并进行共振校核;根据测点的压力脉动时程,构造整个流道的压力脉动场,并且对结构复杂的机组进行精确模拟,采用子结构法考虑了机组的机械不平衡力和不平衡磁拉力对泵房振动的影响;采用拟静力法、谐响应法和动力时程法分别计算了泵房的振动响应,并根据相关的水电站厂房振动控制标准对泵房振动进行评价,为工程抗振设计提供科学依据。     

泗阳第二抽水站综合自动化改造

传统的泵站管理方式存在着诸如资料传递时效性差、管理手段落后、手动操作成份多且不能避免错误等问题，为实现对该站的全面自动控制，适应其反应迅速、决断科学精确的要求，对泗阳第二抽水站进行了综合自动化改造，主要包括泵站微机监控系统、辅助系统监控系统及主机设备专项监测系统的改造。实践应用表明，泵站微机监控系统的开发应用大大提高了管理部门对泵站管理的效率和水平，降低了管理成本，取得了较好的经济效益和社会效益。