破罡湖闸站前池整流的数值模拟研究

针对破罡湖闸站在辅助排圩工况下前池侧向流速较大,易在前池内产生大面积旋涡的问题,提出了设置间断底坎、立柱、导流墩等工程措施,并采用基于Realizableκ-ε湍流模型的数值方法模拟不同整流措施下的前池流态,经过比较选出相对可靠的整流方案。计算结果表明,在不采取整流措施时前池内出现大面积回旋区,严重影响水泵机组的运行;仅设置间断底坎、立柱并不能消除或减小旋涡面积,而仅设置导流墩又会出现新的狭长形的旋涡回流区;将导流墩与间断底坎相结合,可相对有效地减小旋涡面积、提高出口的流速均匀度,从而提高水泵机组的运行效率。该成果对复杂工况下泵站前池整流的研究具有一定的实际意义。     

泵站正向大扩散角前池八字形导流墩整流研究

针对泵站正向大扩散角前池内存在的大尺度回流问题,基于CFD软件,采用RNGκ-ε模型模拟计算了某泵站前池流态,分析原方案下的前池水力特性,并探究了八字形导流墩的整流效果。结果表明,在前池内增设八字形导流墩能有效消除两侧的大尺度回流;沿流道隔墩方向布置两组八字形导流墩后,平面流场回流区消失,边机组轴向流速分布均匀度相较于原方案分别提升了11.03%、11.32%,前池进水条件得到极大改善,泵站入口流速分布更均匀。研究结果可为正向前池泵站整流提供参考。     

导流墩偏斜角度对侧向进水泵站前池整流效果的影响

为改善某侧向进水泵站前池内存在的漩涡、偏流等不良流态,设置了多组偏斜导流墩方案,采用计算流体力学软件CFX模拟施加整流措施后的侧向进水泵站前池水流,以漩涡面积、斜流偏斜角度及回流规模作为评价依据对各方案进行评价比选。结果表明,随着导流墩角度增大,墩前漩涡逐渐减小,墩后漩涡缓慢增大,导流墩的最佳偏斜角度为12°。采用最优偏斜角度导流墩和曲型导流墩相结合的整流方案能够有效减小漩涡面积,大幅提升各进水流道断面流速均匀度和加权平均角,改善水泵的进水条件,为最优方案。     

非对称式闸站结合式泵站前池流态模型试验研究

非对称式闸站结合式泵站结构形式复杂,前池易存在严重的不良流态。为此以某非对称式闸站结合式泵站为例,在6台泵全开、自排孔关闭的工况下设计7种方案,并采用物理模型试验预测了其前池流态,以选择最优方案。结果表明,方案5即在导流墙长度为80cm,并在导流墙上开孔,同时在#3、#4泵站联间封缝处加设三角形底隔墩,在#2、#3及#4、#5泵房联间封缝处加设梯形底隔墩能明显缩小导流墙周围和前池左岸的回旋区面积,改善泵站的进水条件。研究结果为非对称闸站结合式泵站的前池整流研究提供参考。     

楔形导流墩对泵站大扩散角前池整流效果的影响

针对大扩散角前池存在大尺度回旋等不良流态的问题,采用数值模拟方法研究了在前池斜坡段增设楔形导流墩后的水流运动规律,并以水泵流量分配均匀度为目标函数,探究了单因素改变导流墩导流夹角α及长度L对前池不良流态的影响,并进行了模型试验验证。结果表明,无整流措施时,前池中主流过于集中、有对称立面旋涡出现,严重影响前池扩散水流,甚至水流裹挟旋涡,进一步影响进水池内流态。在距前池进口4 D(D为水泵叶轮直径)处,增设导流角度α为90°、长度为2.5 D的导流墩后,能明显改善前池流态,水流可均匀进入各进水池。     

镂空式整流底坎对侧向进水泵站前池流态的影响

为了改善侧向进水泵站进水流态,采用CFX软件对侧向进水泵站前池流态进行了数值模拟,并结合物理模型试验,研究了在前池入口处设置不同孔高比镂空式整流底坎对水流流态的影响。结果表明,在加设七种不同孔高比镂空整流底坎后,流态方面,底坎孔高比为0(无孔整流坎)时,相比不设整流底坎时进水流道前的漩涡区大幅减小,在引河处仍存在低速回流区;镂空式整流底坎设置后,进水前池回流区明显减小,当孔高比达到0.6时,漩涡和回流区基本消失,进入进水池水流无明显偏流,流态相比较好;流速均匀度方面,进口断面轴向流速均匀度随着孔高比的增加先增大后减小,当孔高比为0.6时,进水池入口处流速均匀度达到了74.27%,相比于孔高比为0时提高了6.77%,即当孔高比为0.6时流速均匀度较好。     

弯道入流进水池流态分析与整流措施研究

针对某弯道入流泵站进水池内不良流态的成因特点,提出了三种不同的整流方案。运用CFD技术,数值模拟不同整流方案下的进水池流态,并通过分析对比选择最佳方案。结果表明,无整流措施时,受弯道引水渠影响,流道内存在弯道环流,进水池内出现主流偏斜且存在低压漩涡区等不良流态,流道内压力与流速分布不均匀;方案3中布置了三个导流墩,可以将水流平顺分流进四个流道内,对进水池内的不良流态整流效果最好,能有效控制弯道环流、漩涡和偏流等不良流态,提升了进水池流场内的流速分布均匀度,进一步改善了水泵的进水条件。     

基于CFD的泵站进水池流场水流特性分析

鉴于泵站进水池内的水流条件直接关系到水泵能否正常运行,通过CFD的方法,采用ANSYS 15.0软件模拟了泵站进水池在无隔墩和有隔墩两种体型下的流场,预测了吸水管内涡核的位置,并分析了进水池内的流态、流速分布规律及吸水管内的流速分布规律。结果表明,进水池设置隔墩后,吸水管内的涡核显著减小,属于水下涡第二类即带核物的涡类型;吸水管中心与进水池后壁、侧墙的距离关系到漩涡的产生,在泵站设计中应予以重视;隔墩对调节进水池内的流速分布和改善水流条件具有一定的作用。     

基于CFD的泵站进水池流场水流特性分析

鉴于泵站进水池内的水流条件直接关系到水泵能否正常运行,通过CFD的方法,采用ANSYS 15.0 软件模拟了泵站进水池在无隔墩和有隔墩两种体型下的流场,预测了吸水管内涡核的位置,并分析了进水池内的流态、流速分布规律及吸水管内的流速分布规律。结果表明,进水池设置隔墩后,吸水管内的涡核显著减小,属于水下涡第二类即带核物的涡类型;吸水管中心与进水池后壁、侧墙的距离关系到漩涡的产生,在泵站设计中应予以重视;隔墩对调节进水池内的流速分布和改善水流条件具有一定的作用。     

凤凰颈泵站工程前池流态优化试验研究

凤凰颈泵站工程为双向"X"型流道,根据该工程改建设计方案,在满足相似准则的条件下构建了比尺为1∶50的水工整体模型,对排涝工况下的前池流态进行模型试验研究。原设计方案下,前池内立向流场较差,且不合理的前池坡比会产生较多的示踪沙聚积现象。为改善前池不良流态,提出了增设镂空整流梁与改进前池坡比的试验方案,经试验研究发现,采用增设镂空整流梁与改进前池1∶5坡比的综合整流措施整流效果最佳,对前池立向流场不良流态的消除效果最好,亦能有效改善前池底部示踪沙聚积的现象。     

杭州三堡泵站进水池复杂流场的三维模拟分析

为了改善杭州三堡泵站进水池中的不良流态,运用成熟的商业数值分析软件,从N-S方程出发,以Realizableκ-ε湍流模型作为预测进水池漩涡核心区位置的手段,模拟分析了进水池在部分运行条件下侧向水流对正向水流较大的扰动,提出了增大侧向水流与正向水流的交汇角、布置导流墩阻隔横向水流的工程整流措施(方案3),从而提高了水泵的运行效率。     

杏林湾排涝泵站竖井贯流泵装置进出水流道流态的数值分析

运用三维湍流数值模拟方法对杏林湾排涝泵站竖井贯流泵装置进出水流道流态进行数值模拟,分析进水流道的流场均匀度和出水流道的扩散均匀性,提出优化方案。模拟结果表明,优化后的竖井贯流泵装置,在均匀进流的条件下,进水流道内的水流流态较好,竖井两侧流道内的水流流速分布较均匀,未出现明显的漩涡、回流等不良流态,水泵进流均匀、平顺;出水流道通过设置中隔墩的长度,不仅水流流态得到一定改善,而且中隔墩两侧水流流量分配基本均匀,有助于保证泵站良好的出水条件。     

青浦区灌溉泵站装置效率测试研究

为确定青浦区灌溉泵站装置效率的主要影响因素,探讨适宜青浦地区特点的灌溉泵站建设改造参数,选择青浦区典型灌溉泵站进行装置效率测试研究。结果表明,350ZLB-3.5型轴流泵相对于350ZLB-6.2型更适宜青浦地区;避免电机输出功率远大于水泵轴功率,能提高泵站装置效率;优化设计进、出水建筑物,使泵站装置扬程与设计扬程接近,能提高泵站装置效率。     

泵站压力出水箱涵隔墩开孔优化研究

堤后式排涝泵站多采用压力出水箱涵作为其出水结构,多机组泵站的压力箱涵常做成汇水结构,通道数一般少于机组数,致使箱涵内各通道和其出口流速分布不均,易形成不良流态。结合物理模型试验采用CFX软件进行数值模拟,并通过在压力出水箱涵内隔墩上开孔的措施来改善压力出水箱涵内及其出口水流流态。结果表明,在压力出水箱涵内隔墩上开孔能均匀分配各通道流量,有效减小箱涵出口处流速不均匀度,改善出口流态,防止箱涵出口河床被冲刷,提高泵站安全稳定性。如将开孔处与水流垂直接触面制作成流线型结构有利于开孔处水流的平稳流动,减小开孔处水流流动产生的水头损失。     

拱坝弧形分流墩鼻坎优化试验研究

针对某工程挑流消能对下游河道冲刷破坏严重的问题,采用水工模型试验方法,提出在表孔反弧段增加弧形分流墩的优化方案来解决消能问题。通过对优化前后两种方案的试验数据对比,深入分析了不同工况下弧形分流墩过流时的水流流态和对下游的冲刷特性。结果表明,弧形分流墩方案的溢流坝表面流速稳定,未出现负压,过流能力良好;弧形墩能较好地分散水流,控制水舌的入水方向,使水流在空中发生横向碰撞,消能效果明显。     

大唐彬长发电厂泾河取水枢纽设计

为了保证小流量时亦能在泵站前形成水头安全引水．满足电厂需水要求,在泾河主河道上修建低坝枢纽工程。论证了修筑低坝引水枢纽工程的必要性．重点介绍了浆砌石低坝的坝型比较、选择,坝顶高程的确定．坝体设计以及枢纽其它建筑物如引水闸、泵站、入库消力池的布置与设计。     

某大型泵站空箱隔墩不均匀沉降敏感度分析

鉴于泵站复杂的进出水流道及泵房结构受力特殊,裂缝普遍存在,直接影响建筑物安全有效服役。以某大型贯流泵站高程9.7m变频器层空箱处混凝土隔墩裂缝工程为例,采用回弹值测法、碳化深度检测、钢筋保护层厚度测定及混凝土钻芯取样测试裂缝区域混凝土病害程度,并采用计算机仿真分析,基于有限单元法,依托泵站运行期垂直位移观测数据,考虑温度变化分析了基础不均匀沉降引发裂缝敏感度。结果表明,在泵站空箱隔墩实际裂缝区域出现应力集中,其结果与实际混凝土开裂区域吻合,说明基础不均匀沉降影响了泵站裂缝发展。因此,泵站设计过程中应考虑基础不均匀沉降问题。