基于节能目标的泵站进水池体形优化设计

泵站进水池体形的优化是提高泵站效率的重要措施之一。结合泵站设计规范,建立多个进水池模型,通过CFD方法,采用ANSYS15.0软件对各模型进行数值模拟,预测了吸水管内涡核的位置,分析了进水池内流态、流速分布规律及吸水管内流速分布规律。结果表明,当后壁距和侧墙距合理时,吸水管内的涡核属于水下涡第一类即涡流型,在可接受范围之内,同时后壁距和侧墙距分别定为1.1D(D为水泵吸水喇叭口直径)和1.25D是可行的;隔墩对调节进水池内的流速分布、改善水流条件具有一定的作用。     

水平吸水管悬空高对泵站进水池进水特性影响

针对某些大型泵站进水池进水特性不良,泵站运行效率严重下降等问题,采用ICEM-CFD软件来构建泵站进水池三维模型并进行网格划分,利用计算流体力学中的Fluent软件,基于标准的k-ε湍流模型,对泵站进水池流态进行了数值模拟,并研究了水平吸水管悬空高对泵站进水池进水特性的影响。研究结果表明:水平吸水管悬空高与泵站进水池的进水特性关系密切,适当增加水平吸水管悬空高能够明显改善进水池的进水特性,然而一味地增大吸水管的悬空高的做法并不可取,因此,推荐泵站水平吸水管的悬空高取值范围为1.2~1.5 D。     

立式泵装置进水流道演化数值分析研究

针对各种典型的进水流道，应用紊流模型对流道内部流态及水泵进口处的流动进行三维数值计算，计算结果表明各种流道内部水流流态相似。数值分析显示各种有压的喇叭管进水的流道都是在开敞式进水池形式基础上演变而成的，只要控制流道的基本尺寸，就可将各种喇叭管进水的流道统一起来。研究成果为泵站进水流道优化设计提供新的思路。     

卧式污水泵站进水系统水力优化试验研究

结合西泗塘泵站水力模型试验 ,对卧式污水泵站进水系统进行了水力优化试验研究 ,确定了具有最佳水力特性的进水流道和进水口的结合型式 ,获得了良好的进水池流态 ,降低了泵站进水口的淹没深度 ,并对不同进水流道和进水口型式组合下的水流特性进行了比较和分析。     

泵站进水口淹没深度对漩涡的影响

泵站流道进水口漩涡会危害水泵运行,降低水泵性能。进水口漩涡的发生发展情况与进水口淹没深度有关,结合泵站实际运行情况选取5种不同的淹没深度,通过数值模拟,分析不同淹没深度下流道进水口的流场结构、漩涡的涡量变化及分布规律。研究结果表明:在流量不变,淹没深度0.09 D～0.2 D时,随着淹没深度的增大,漩涡强度变小。淹没深度为0.09 D的漩涡强度最大,在淹没深度为0和0.05 D的状况下没有明显漩涡产生。淹没深度为0.09 D、0.14 D、0.2 D时,漩涡均在距离进水流道进水口顶板以下0.3m附近终止。研究结果可为泵站设计进水口淹没深度参数提供一定参考。     

泵站矩形及蜗形进水池的水力特性数值模拟

泵站进水池作为泵站的重要进水建筑物,后壁平面形状对水泵的进水流态和水泵的工作效率都有一定的影响。此文应用CFD技术,将流速均匀度和流量作为水泵性能评估的依据,设定了多个设计工况,对矩形后壁、蜗形后壁以及水面加设隔板后水流的流态进行了数值计算,系统地分析了各工况下的进水池内的流动特性,揭示了矩形和蜗形进水池水流流动的水力性能差异,对类似进水池的设计和改造具有一定的参考意义。     

大型泵站正向进水池形式和叶轮安装高度模拟分析

针对如何改善泵站水泵进水条件来提高泵站装置效率等问题,提出了大型泵站正向进水池流态的数值模拟方法。以安装有卧式离心泵的大型泵站正向进水池为研究对象,通过选用数学模型和湍流模型并采用Fluent软件进行模拟和计算水泵竖向进水管不同的进水池形式及水泵叶轮安装高度对流态的影响及其相关性,进而选取最优水力参数。结果表明,对于安装有卧式离心泵的大型提水泵站,选取进水池形式为对称蜗形与水泵叶轮安装高度为(1.4~1.6)D可以改善水泵进口流速分布,防止前池内的泥沙淤积,确保水泵稳定运行,提高水泵效率。     

一种对称蜗壳形后壁与导流锥方案进水池防涡消涡研究

为验证轴流泵装置封闭式进水池防涡消涡措施的有效性,应用ANSYS 14.5对泵装置进行全流场CFD数值模拟研究。针对封闭式进水池内产生的附壁涡、附底涡,提出并优化了对称蜗壳形后壁与导流锥的防涡消涡措施。采用k-ε湍流模型数值模拟和模型试验进行了涡带对比,分析了涡带的分布和成因,优化了封闭式进水池几何参数。针对附壁涡,采用单因素控制变量法进行后壁防涡消涡研究,发现对称蜗壳形后壁在效率和流速均匀度方面效果突出。针对附底涡,采用导流锥作为预防措施,并优化了导流锥的最佳锥体高径比,相应的研究成果已应用于镇江龟山闸泵站工程。     

基于大涡法泵站进水口涡流特性研究

为研究泵站进水池涡流状态,该文采用嵌入式大涡法对泵站进水池的流动状态进行数值模拟,按比例缩放水电泵站模型开展模型实验,实验结果与数值模拟结果吻合,表明嵌入式大涡法研究涡流状态的适用性。模型实验结果表明,泵站进水池附近常见的涡流状态有自由表面涡、附底涡、侧壁涡、后壁涡4种类型,并针对该实验模型的水力特性提出相应的消涡措施。     

不同进水流速对泵站进水池漩涡的影响

为探究泵站进水流速大小与泵站进水池水流流态、漩涡的产生与发展变化规律,结合泵站实际运行情况,建立引渠、前池、进水池和进水管的泵站物理模型和湍流数学模型,采用VOF模型和非定常的SST k-ω湍流模型对9种不同流速的泵站进水水流特性进行数值模拟,分析不同进水流速的泵站进水池水流流场分布、漩涡涡量的变化及分布规律.研究结果...     

侧向进水泵站流态模拟及改善研究

为解决侧向进水泵站前池和进水池内部大范围漩涡问题,以某一具体泵站为工程基础,基于三维不可压缩流体的雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型,采用ANSYS CFX软件对前池和进水池进行数值计算,采用定性方法分析了前池和进水池所选横断面流态,采用定量方法分析了进水池内部所选纵断面特征线上轴向速度均匀度。通过数值计算流线图发现:对于原始方案,水流以斜交形式进入进水池,侧向进水泵站2#至5#进水池右侧边壁处存在大范围回流区域;为改善原侧向泵站进水结构的不良流态,通过多方案整流措施的数值计算,相比于原方案,采用导流墙和立柱相结合的整流措施,前池及进水池内大范围回流区域消失,整流后进水池纵断面特征线上的轴向速度均匀度总平均提高18.15%,最大提高至27.82%。研究成果为改善侧向进水泵站流态提供了参考。     

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...     

非对称运行西河泵站前池试验分析

为明确西河泵站非对称机组运行时前池的流态特征,基于物理模型试验的方法对西河泵站的前池及进水流道进行整体物理模型试验,共获取4种不同开机方案时西河泵站前池的流场和速度分布规律,并采用计算流体动力学技术对最低水位时8台机组全开的方案进行数值分析。结果表明：在0.75负荷排涝时,非对称机组运行方案2的前池两侧有微弱旋流,开机方案3和开机方案4前池流态均平稳,开机方案3泵站进口断面的底流速分布均匀度为78.2%;推荐两侧边机组和中间机组各2台开机运行;在全负荷排涝流量且最低水位时,机组全开时两边机组流道进口的水力性能指标最低,在实际运行时应注意两侧边机组运行的安全稳定性。研究成果可为西河泵站的实际运行管理提供一定的参考。     

泵站出水池-无压隧洞过渡段体型优化研究

泵站出水池到无压隧洞过渡段体型对隧洞的过流能力、沿程水面线及局部水头损失影响显著。针对某泵站工程过渡段的水流特性问题,采用比尺为1∶25物理模型对该过渡段进行了优化研究,延长了过渡段长度,增加了边墙扭曲段。研究发现:模型改进后,过流能力增加,水流平稳;局部水头系数从原设计的0.057~0.111减小至0.051~0.111;中心线水面线的纵向变化幅度减小。通过各项指标表明,优化后的过渡段比原设计方案显现出更为优良的特性,提出的优化设计方法可为其他类似工程提供借鉴经验。     

水泵站进水池物理模型试验研究

为评估某海水取水泵站的布置设计,对其进行物理模型试验研究.在建模时,需要合理选择模型比尺,使模型与原型符合动力相似,几何相似和运动相似,并正确重现泵吸进口的涡流作用.为了促进系统良好的运行,采取措施对以下几个方面进行测量:设施内的水位,来自每个泵位置的流量,来流类型与水流分布,泵吸处的流速情况,泵室内部的涡流作用.次测试来流分布较差,出现了预旋和旋涡.通过对旋涡出现的原因进行分析,采取了不同的改良措施,有效消除了这些不良现象,保证了泵站取水安全.     

泵站进水池构筑物布置形式对水流的影响

为分析泵站进水池中构筑物布置对水流的影响,采用CFD技术模拟计算了进水池中不同构筑物布置形式的水体流动状态。计算结果表明:在进水管两侧设置水泵梁,对进水池流态及喇叭口出口水力性能基本无影响;进水侧水泵梁改为检修平台,平台下方出现横轴漩涡,喇叭口出口水力性能略有降低;进水管后侧设置检修平台,切断了进水池表面及两侧近壁区水体进入喇叭口的通道,出口水力性能降低;在池内设置检修胸墙,改变了表面水体流动方式,造成喇叭口单向进水,出口水力性能下降明显;同时设置检修胸墙及进水管后侧检修平台,池内水流紊乱,喇叭口单向进水,出口水力性能最差。因此,除水泵梁外,进水池中应避免设置其他构筑物。     

泵站内部流动分析方法研究进展

泵站是调水、供水、灌溉和排水系统重要基础设施,其水力性能直接影响系统的安全性、稳定性和工程效益。泵站内部流动分析涉及泵站、流体动力学和数值理论等多个学科,分析方法已由传统的一维半经验半理论阶段发展到了基于计算流体动力学的现代三维黏性阶段。本文综述了泵站内部流动分析过程中涉及的湍流模型、几何模型、网格模型、数值离散模型和解算模型,阐述了研究泵站进水池表面旋涡、泥沙与空化特性、水力激振特性、水力瞬变特性及水力设计的基本方法和过程,总结了泵站流动分析方法方面的最新研究成果,展望了未来发展趋势及主要研究课题。     

侧向进水泵站前池整流技术研究综述

针对侧向进水泵站前池水流流态的改善问题,概括了当前侧向进水泵站前池整流技术在流动特征、研究方法和整流措施等方面的研究进展,指出还需要在旋涡生成机理、比尺效应、配水孔整流方式和实际工程优化设计方法等方面进行进一步的研究。     

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。