泵站虹吸式出水流道存在的问题和改造方案探讨--以益阳市新河泵站为例

由于地基不均匀沉陷引起管道断裂、驼峰底部高程低于出水池最高运行水位等原因，采用虹吸式出水流道 的明山、新河两泵站在高洪水位时已不能安全正常运行，严重危及到所在堤段的防洪保安和泵站本身的运行安全，在更新机电设备的基础上，对两泵站的虹吸式出水流道 进行改造是非常必要的。经过技术经济比较，采用直管式出水流道具有结构简单、施工方便、启动扬程低、运行稳定等优点。     

虹吸式出水流道真空破坏阀的联动控制分析

为防止泵站系统管路局部位置真空破坏,以虹吸式出水流道真空破坏阀的联动控制为研究对象,分析现地手动控制、现地PLC自动控制、现地硬接线自动控制、远程控制等控制方式的可靠性,研究真空破坏阀的联动工作机制。以南水北调来水调入密云水库调蓄工程为例,研究结果表明:通过增加软启柜硬接线、配置电磁阀按钮箱,在正常运行及事故停机时能够有效实现对水泵机组的保护;在停泵运行时,真空破坏阀打开关闭时间确定为10 s。水泵机组启动及事故停机时真空破坏阀的联动控制方案对同类虹吸式工程的设计运行及控制具有参考价值。     

博湖西泵站虹吸式出水流道裂缝修补设计

本文分析了博湖西泵站虹吸式出水流道混凝土裂缝漏气漏水现象的成因,并结合当前较适用的水工建筑物修补加固材料特点,将流道内粘钢衬和手刮聚脲防护处理两方案进行对比分析,从流道体型不规则多变特点和修补材料变形适应性和施工便利角度考虑,最终采用手刮聚脲防护处理方案。     

断面形状对虹吸式出水流道水力特性的影响

应用考虑气体可压缩性VOF模型对3种不同断面形状的出水流道虹吸形成过程进行了数值模拟,并搭建了试验平台加以验证,从流速分布、水力损失、虹吸形成时间三方面分析了断面形状对虹吸式出水流道水力特性的影响.结果表明:模拟结果与试验结果有很好的一致性;虹吸式出水流道的沿程截面形状对其水力特性影响很大,合理设计的渐变断面能使流道典型断面流速、压力分布均匀,有额外的局部水头损失;方管的排气能力较圆管更佳,圆管具有更小的水力损失.     

虹吸式出水流道水力性能数值计算湍流模型适用性

为寻求适用于大型低扬程泵站虹吸式出水流道水力性能数值计算的湍流模型,首先采用透明流道模型对某低扬程泵站虹吸式出水流道进行了试验研究,测试了流道水头损失并分析了流道内流态; 在网格无关性分析的基础上,选择常用的一方程湍流模型(S-A湍流模型)、二方程湍流模型(k-ε湍流模型、k-ω湍流模型)及Reynolds Stress湍流模型分别对该虹吸式出水流道水力性能进行了三维湍流流动数值计算,并将计算结果与模型试验结果进行比较。结果表明:与一方程湍流模型和Reynolds Stress湍流模型相比,二方程湍流模型在虹吸式出水流道水头损失的计算中更具优越性,采用Standard k-ε,Realizable k-ε和SST k-ω等3种二方程湍流模型计算得到的流道水头损失相对误差小于3%,其中,Standard k-ε湍流模型计算得到的流场与模型试验结果最吻合。     

低扬程泵站直管式出水流道优化设计计算及模型试验研究

针对低扬程泵站直管式出水流道水力设计中存在的问题，采用CFD理论对其进行了优化水力计算，并采用流道模型试验的方法对理论计算结果进行了验证。这种将数值模拟计算与流道模型试验相结合的方法，已应用于南水北调东线一期工程台儿庄泵站设计中。     

斜式轴流泵装置出水流道偏流特性研究

斜式轴流泵是大流量低扬程提水领域的一种典型泵型,但其在某些工况下存在严重偏流问题,是影响斜式轴流泵站安全稳定运行的工程难题和关键科学问题。本文以浙江盐官泵站15°斜式轴流泵装置模型为研究对象,通过模型试验和数值模拟方法对装置内部瞬态流动特性进行研究,分析了不同流量工况下内部流动特征及偏流产生的原因,提出了解决偏流问题的抑制措施。研究结果表明:顺水流方向出水流道隔墩左侧流量高于右侧,最优流量工况下偏流比达2.33,有70%的流量从左侧流道流出;出水流道内的偏流是因水流在剩余环量的影响下发生偏转,通过弯管段时产生的;在出水流道弯管段设置偏流抑制措施可有效改善出水流道内部流态,抑制偏流的发生。本文研究成果已经应用到盐官泵站装置原型上,并得到了很好的应用,从而为解决大型斜式轴流泵站偏流问题,保证泵站安全稳定运行提供了参考。     

堤后式泵站出水流道中的一管多用

针对中小型泵站的多功能要求，人节省投资和提高防洪大堤安全角度考虑，提出了泵站出水流道一管多用的建设方案，并介绍了该方案的设计及实施情况。     

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。     

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。     

基于全模拟的水泵装置模型虹吸出水流道水力特性分析

虹吸式出水流道是大型泵站出水流道的主要形式之一,由于实际工程地形条件的限制,南水北调东线水源工程江都一站所采用的虹吸出水流道在工程设计中并不常见。针对江都一站泵装置模型虹吸出水流道,通过CFX软件对该泵装置全流道进行数值模拟,研究虹吸出水流道内部水流的运动特性、预测水力性能。计算结果表明管路水头损失主要来自于弯管段的水头损失,从出水流道进口至出水流道出口涡量呈现下降趋势,但是在出水流道出口,由于截面面积过大导致出口截面速度分布不均且引起了涡量的增加。对该泵装置进行外特性预测得到的结果与试验数据的整体趋势基本一致,表明计算结果真实可信。     

核电站循环水虹吸出水设计

滨海核电站循环水采用淹没式虹吸管双重出流设计,在保证CC虹吸井合理水位控制基础上,对压力主流道、无压辅助流道及排水暗涵处采取了消能、减泡、拦泡、消涡等措施,并结合外海拦截和化学加药消泡系统,从而使CC出水不仅满足凝汽器真空度要求而且解决了排水泡沫问题。     

喀腊塑克水库底孔水工模型试验研究

通过进行水工模型试验,研究了喀腊塑克水库大坝底孔设计方案的合理性。结果表明：设计基本合理,但出口明槽段底板有产生空蚀的可能。建议优化底板曲线并采取抗蚀措施。该试验成果对工程设计和其他模型试验均具有一定的借鉴意义。     

泗阳泵站出水流道可行性方案对比分析研究

结合泗阳泵站已有土建结构,采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RANS)和标准k-ε湍流模型,运用SIMPLEC算法,设计虹吸式出水流道、直管式出水流道及钟形出水流道3种可行性方案.分别在流道进口未设置环量和设置环量的情况下,数值模拟3种流道内流场,预测流道内的不良流态形式及出现位置,分析各方案流道进口断面、中间断面及出口...     

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。     

下庄倒虹吸进出口水力特性水工模型试验研究

多管倒虹吸为引调水过程中的常用交叉建筑物,为使倒虹吸进口流态平稳,分水口通常不设置在倒虹吸进口附近。而下庄分水口由于征地和施工等原因,分水口与倒虹吸进口采取了合一布置,这对进口流态产生较大不利影响。基于水工模型试验,本研究提出的改无压明渠分水为有压短管分水口的方法极大改善了倒虹吸进口流态。而试验中发现下庄倒虹吸出口三个闸室在常遇工况下存在水面交替振荡现象,最大波幅达1.4 m,经过研究分析发现水流在检修闸门井和工作闸门井间的竖向扩散是造成振荡的原因,在检修门井和工作门井间设置隔梁或隔板可以抑制水流竖向扩散,从而减小了水面振荡,波幅减小至0.1 m,并且设置隔梁方案工程量相对较小,比较经济,故后续优化方案布置中采用该方案。研究成果可为类似工程的设计、研究和运行管理提供参考和借鉴。     

三峡工程导流底孔布置及方案比较水力学研究

 三峡工程导流底孔承担三期导、截流和围堰发电期泄洪任务, 水头高、流量大、运行条件复杂,为国内外导流工程罕见。并且关系到工程施工安全和工期。本文概述了底孔布置、体型和运行条件等方面的水力学研究,以及底孔长、短有压段两个方案进行的比较研究和优化成果。