大中型轴流泵站采用钢制流道的水力分析及振动研究

正以淮河入海水道二期工程渠北排灌处理工程中大型轴流泵站为依托,对泵站采用钢制流道进行了水力分析和振动研究。开展了轴流泵泵装置三维湍流流动数值模拟分析和优化水力设计研究,钢制流道合理分段数值计算研究,钢制结构流固耦合计算和耦联振动研究。针对典型泵站采用异形钢制流道,通过CFD数值模拟,优化提高了钢制进、出水流道的水力性能,提出了钢制肘形进水流道肘弯段和出水流道弯管段的合理分段方案,建立了全过程模拟钢制流道、流道内水体、机墩以     

立式混流泵站进出水流道水力优化

为得到某大型混流泵站进出水流道最优设计方案, 基于 CFX 软件, 对进出水流道内水流流态进行数值模拟研究。以泵站进出水流道初步设计方案为基础, 对流道型线进行优化研究: 通过调整进水流道断面参数, 得出进水流道优化方案; 通过改变虹吸式出水流道上升角与下降角, 得到水力损失最小的出水流道型式。最终结果表明: 当进水流道流速和流道长度、断面面积和流道长度的关系曲线光滑无突变时, 流道内无不良流态, 符合优化设计要求; 当出水流道上升角为22°下降角为 29°时, 泵站出水流道流速分布较为均匀、水力损失最小。由此得出所选泵站最优设计方案。所得结果对大中型泵站的流道优化有指导作用。     

大扩散角进水流道水力诊断及优化

为解决大型火电站循环泵顽固性振动,采用雷诺时均N-S方程和Realizable k-ε湍流模型,对1 000 MW超超临界火电机组并联泵循环水流道与循环泵内水力状况进行FLUENT三维数值诊断性分析,模拟研究了进水流道内的流体流动形态、流速分布以及泵体周围和喇叭口周围流场的水力问题,并依此对循环水道进行了优化整流方案研究。研究结果表明,循环水流道前池过短且为不规范矩形,由引水段冲入的流体无法在前池内得到充分发展扩散,吸水室内水流流态严重偏流乃至贴壁流动,近壁流体流速差可达0.3 m/s;喇叭口处截面流速严重不对称,循环水泵周围流场紊乱,来流两侧水流流速差异过大,流速差最大可达0.5 m/s,进水条件恶劣。采取针对性优化整流方案后,进水流道内水流流态分布更加均匀,水泵进水条件得到显著改善。     

调压室底部流道优化设计

使用模型试验和数值模拟相结合的方法，研究矩形阻抗式调压室底部流道的体型优化设计，在试验的基础上进行了优化设计，然后对原设计和优化设计在几种工况下的流动进行数值模拟，数值模拟的结果和试验结果相符．试验和数值模拟的结果均说明优化设计方案比原方案水流更平顺，水头损失更小，提高了发电能力。     

虹吸式进水口流道体型设计

虹吸式进水口流道体型设计应使其总水头损失系数最小,而不是减小各子流段的流速。着重讨论圆管型流道的体型优化。圆管型流道在水力学、施工、压力管充水后顶腔体积以及抗屈稳定性等方面均优于偏矩形截面流道。拟定了替代的进水口体型方案,以期使虹吸进水口的水头损失小于闸门式进水口、但有待模试验证。图7幅。表2个。     

新疆某水利枢纽工程底孔工作闸室体型优化设计

通过对某水利枢纽工程底孔泄洪洞的模型试验研究,优化了底孔泄洪洞工作闸室段体型,改善了水流流态,并提出在底孔泄洪洞工作闸室段增加折流器体型修改方案.试验结果表明,修改方案有效地改善了水流流态,水流冲击边墙形成的水翅稳定.同时,通气孔内没有积水现象,能够形成稳定的侧掺气空腔和侧空腔,侧空腔和底空腔的长度明显增加,且各项水力指标满足设计要求.     

大寨河闸站立式双向流道轴流泵装置CFD分析

针对大闸河闸站双向流道泵装置进行CFD数值模拟计算。在设计流量工况下,对包括进水流道及延长段、叶轮、导叶,出水流道及延长段在内的泵装置全流道进行计算分析。计算结果表明,大寨河闸站双向流道泵装置整体性能较优,进水流道水力性能较好,入泵水流流态较好,出水流道内流态受到速度环量影响较大,需多加关注。     

南水北调东线工程双王城水库泵站水流特性试验与数值模拟研究

本文结合南水北调东线工程双王城水库泵站的设计,利用水工模型试验和数值模拟相结合的方法,综合分析了泵站流道内的水流流态、压力分布等重要流场特性。研究表明,模型试验与数值模拟结果能够较好的吻合,数值模拟结果能够对模型试验数据提供补充和完善;入库泵站与出库涵洞组合布置方案在水动力学条件方面可行;原设计方案出库涵洞陡坡段存在负压,水流流态不稳。修改方案将出库涵洞节制闸放置在涵洞末端,可有效地解决负压问题,改善出库水流流态。模型试验及数值模拟结果为工程设计提供了科学的依据。     

多流道式弯道在黄山洞水库溢洪道加固中的应用

平面复杂流道可借助导流墙切割水流形成多个相互独立的流道,限制水流的紊动范围,从而达到平顺水流的目的。本文对黄山洞溢洪道平面收缩弯段的多流道设计、水力模型试验及优化和运行情况进行了简要说明,可供类似工程参考。     

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。     

簸箕形进水流道宽度对流道水流流态的影响

为了分析簸箕形进水流道的进口收缩段宽度变化对流道内水流流态的影响,设计了进口收缩段为渐扩形、直线形和渐缩形三种宽度变化的簸箕形进水流道方案。基于三维不可压缩流体的雷诺平均N-S方程,选择VOF模型和RNG k-ε模型,采用SIMPLEC算法,模拟了设计工况下三种簸箕形进水流道方案的三维流场。结果表明:三种流道形式设计都是合理的,其中渐扩形簸箕形进水流道水流流态稍优于直线形簸箕形进水流道,而直线形稍优于渐缩形簸箕形进水流道水流流态。在相同运行工况下,三种簸箕形进水流道进口收缩段流道宽度变化影响了流道内的水流速度、流线和涡量的分布,且均能保证进水流道内良好的水流特性,经过喇叭管的整流,达到了较为理想的水力优化目标值。     

洋河水库溢洪道水工模型试验研究

通过建立溢洪道整体水工模型,研究各泄流工况下的过流能力及挑流坎体型方案,并提出相应的改善措施。试验表明,校核洪水位下,溢洪道泄流能力试验值与设计值相比偏小1%左右;溢洪道出口挑流体型初始方案在小流量时,挑坎反弧段出现壅水现象,水流无法正常挑出;当挑坎挑角调整成10°,反弧半径增大到90m,渥奇段曲线适当抬升,水流可顺利挑出。通过优化挑坎体型结构,溢洪道在小流量过流时,水流挑距较初始方案增大5～10m,在溢洪道宣泄大流量时,水流挑距与初始方案相当,分布范围在坎下5～110m。溢洪道挑流坎体型优化方案,在水流起挑与下游冲刷两个方面,均优于初始体型方案,为工程设计提供了安全可靠的技术支持。     

江西大塅水库新增溢洪道水工模型试验研究

通过1∶40水工整体模型试验,研究了大塅水库新建溢洪道的泄流能力、水流流态、压力特性、水面线及下泄水流的消能防冲效果等。试验发现溢流堰面出现了较大负压,通过对溢流堰、溢洪道进口段喇叭形边墙、泄槽过渡段、泄槽渐变段以及挑流鼻坎等体型参数的优化,提出了能基本满足设计综合要求的优化布置方案,其试验研究成果可供相关工程参考。     

水电站泄洪洞体型优化模型试验研究

文中针对石头峡水电站"龙抬头"式泄洪洞进行了模型试验研究,指出原设计体型存在的问题,对泄洪洞"龙抬头"段、出口挑坎体型进行了优化,并进行了试验验证。优化后泄洪洞水流流态较好,壁面未产生过大负压,出口水流归槽良好。     

抽水蓄能电站进/出水口体型优化数值模拟

利用三维紊流数学模型,对某抽水蓄能电站上水库进/出水口原方案及其优化方案抽水和发电工况进行数值模拟,分析了进/出水口段的水头损失、进/出水口段的流态和流速分布等。原方案在抽水工况下,存在扩散段及调整段顶盖板下部产生水流分离区、拦污栅断面有反向流速、各孔口流速不均匀系数偏大等不利水力学现象。考虑以上不利因素,需对原方案进行优化。优化方案计算结果表明,在扩散段和防涡梁段之间增加调整段、压低扩散段盖板扩散角以及增加扩散段长度等措施均能改善水流流态。     

高水头船闸阀门段体型优化三维数值模拟

采用动网格技术和VOF方法对阀门开启过程进行非恒定流三维紊流数值模拟,分析阀门段水流急变分离的流态、流速、压力等水力特性参数的时空演化规律,分析出现空蚀危险的区域和时刻。针对阀门后突扩体顶板和升坎凸弧处出现的较低负压问题,提出8种体型方案,并分析体型参数对流速、流态、压强分布的影响,遴选出最佳体型。分析结果表明,方案3的顶板压强最大,方案8的升坎凸弧处压强最大。     

新疆某水库溢洪洞水力特性的试验研究与数值模拟

为研究新疆某表孔溢洪洞原设计体型的水力特性,采用水工模型试验与数值模拟相结合的方法开展相关的研究工作。试验研究以水工正态模型为研究平台;数值模拟利用ＦＬＯＷ －３Ｄ商用软件为平台采用湍流方程模型和ＶＯＦ方法开展工作。通过物理模型试验和数值模拟对比分析了表孔溢洪洞内水流流态、水面线、压强及流速等水力特性。结果表明:原设计体型在斜井陡坡段存在水流折冲,有较强水翅,挑坎水舌落点靠近河道左岸,冲刷严重,冲坑明显;数值模拟计算结果与水工模型试验基本吻合,说明三维数值模拟在研究复杂水流流场时的可行性。针对流态问题提出优化体型,根据下游消能、冲刷情况,提出相应的工程措施。     

贮灰场排洪系统消力池数值模拟

本文主要通过计算机数值模拟，对某贮灰场排洪系统消力池消能问题进行研究。消力池消能的关键是体型设计，经过分析设计了两个方案。通过对消力池内水流的数值模拟，得到两种方案的流态、水面线、流速、压强等参数，最终通过分析比较选出优化方案。     

梁寨闸站泵装置流道CFD优化设计

梁寨闸站是"江苏省南水北调一期配套工程郑集河输水扩大工程"中单机流量最大的泵站,该站设计采用肘形流道进水、虹吸流道出水。文章运用数值模拟软件,通过对进、出水流道进行多方案比选,根据比选结果优化了泵站装置流道CFD设计方案,并给出了性能曲线计算结果和外特性图。该站优化设计方案对类似工程具有一定的参考价值。     

睢宁二站导叶式混流泵装置流道优化水力设计

运用数值计算的方法,对南水北调东线睢宁二站导叶式混流泵进、出水流道进行了优化水力设计研究;运用流道模型试验的方法对数值计算结果进行了验证,并对泵装置性能进行了预测。研究结果表明:经过优化的进、出水流道水力性能优异,水力损失小,流道效率达到了95.5%,预计泵装置效率可达到82%。流道模型试验的结果与数值计算的结果基本一致。