闸站枢纽泵站前池流态及其改善数值模拟研究

分析了沙集闸站前池泥沙淤积成因,并试图改造在下游新建清污机桥,应用桥墩改善前池流态、减少泥沙淤积,采用三维建模软件UG NX建立河道流场三维模型,基于ICEM CFD进行计算域网格划分,并使用ANSYS CFX进行数值计算。计算结果表明：现状抽水工况下,导流墙内侧存在大范围低速区,因而产生大范围泥沙淤积。将泵站下游两侧导流墙延长至60 m,在导流墙头部新建清污机桥,应用桥墩导流,导流墙内侧低速淤积区范围大大减小,泵站进水流态大为改善。     

船体黏性非均匀伴流场中螺旋桨非定常水动力性能预报研究

采用滑移网格技术模拟螺旋桨的旋转,使用CFD前处理软件ICEM CFD划分流场网格,运用基于求解RANS方程的CFD软件数值模拟了螺旋桨的水动力性能.预报了均匀流场中三个不同类型螺旋桨的水动力性能.针对非均匀伴流场采用两种不同的处理方法,研究了两个不同螺旋桨的非定常水动力性能.讨论了基于滑移网格技术的网格划分方法、边界层网格的处理方法和计算稳定性的判断方法等影响计算精度的关键因素,分析了不同湍流模式对预报结果的影响.预报结果显示,船体伴流场的不均匀性导致了桨叶表面压力分布随桨叶的位置不同而发生变化,且计算值和试验值吻合的很好.     

基于CFX的中比转速离心泵的性能特性预测

以一给定参数的具有扭曲叶片的中比转速离心泵为研究对象,对其进行水力设计。使用UG NX6.0软件对其三维建模,将由UG导出的parosolid格式的三维流体域模型导入到CFX的网格划分工具ICEM CFD中进行网格划分,采用ANSYS CFX12.1软件对其内部流场进行数值模拟及性能预测,得出离心泵在设计工况及几个典型的非设计工况点的扬程、轴功率等反映离心泵外特性的数值计算结果。该泵流量-扬程、流量-效率曲线符合离心泵的一般规律,可为设计人员提供重要的优化及设计参考。     

如皋焦港泵站大型潜水卧式贯流泵装置CFD分析与建议

以如皋市焦港泵站为例,通过泵站水泵装置CFD数值仿真计算,在特征扬程工况下,进行包括潜水贯流泵机组、进水流道、出水流道、闸门槽、拦污栅槽在内的泵装置全流道数值模拟,并优化设计进、出水流道型线单线图,给出进出水流道水头损失CFD计算结果。     

低扬程贯流泵站水力特性研究及其在城市防洪中的应用

通过调研、CFD数值仿真和物理模型试验,对特低扬程双向泵装置进行全面、系统和深入的研究,提出了特低扬程双向泵装置选型和设计的方法及技术路线,推荐平面轴伸泵和潜水贯流泵作为城市防洪泵站建设的基本泵型。以苏州市城市防洪泵站工程为依托,对推荐的泵型型线进行优化设计,     

边界层网格尺度对泵站流场计算结果影响研究

壁面处的y+值是体现壁面边界层网格尺度的主要参数,对泵站流场数值计算结果有重要影响。为明确不同计算目标对y+的依赖性,以一泵站为研究对象,在网格数量无关性检查的基础上,从网格划分难易程度、数值计算精度和效率方面提出3种网格划分方案:全局非结构网格方案,指定边界层高度的全局非结构网格方案,以及指定边界层高度的分块结构网格方案,对应的y+值分别为10~2 000、10~1 000、10~500。方案二与方案三在模拟得到的流速分布均匀度方面几乎没有差别,涡量场的漩涡数量、涡量值和漩涡核心区分布位置也非常接近,而方案一则与之相差较大。研究发现,当只需了解泵站宏观水力性能时,可采用简单易行的方案一所对应的网格方案,y+范围可适当放宽到0~2 000;当要预测进水部分流场的流动特性,特别是漩涡分布特性时,需确保y+位于1 000以内,可采用方案二的网格方案;若对进水流场进行详细研究,或者进行除涡装置的研究时,则需使得整个计算域的y+满足30~500的要求,即采用方案三的网格方案。     

台阶式溢洪道泄流数值仿真研究

台阶溢洪道水力特性的研究具有十分重要的现实意义,通过CAD2012对某台阶溢洪道进行了三维建模,采用ICEM进行四面体网格划分,同时利用FLUENT软件,采用标准两方程紊流模型、VOF模型进行了边界与自由水面处理,最终实现了对台阶溢洪道泄流数值仿真,获得了水流流态、台阶紊动耗散率、紊动能、台阶压力与流速等结果。     

泵站正向进水前池水流流动均匀性分析

结合泵站正向前池工程设计,通过CFD数值模拟计算分析了泵站正向前池、进水池水流流动均匀性,结合CFD数值模拟计算结果,给出了定时清淤、定时检修、加强业务能力和提高管理水平等管理与维护建议。     

基于结构化网格的离心泵数值仿真研究

介绍了一种基于结构化网格的离心泵数值模拟方法,对一台单吸式离心泵进行了性能模拟并以试验结果进行了验证。在模型网格化过程中,由于结构化网格对边界层的处理好,网格生成的速度快质量高,能缩短数值模拟时间,因此采用了ICEM CFD对模型进行了从局部到整体的建块并生成结构化网格。为了消除网格数量对模拟结果的影响,进行了网格无关性分析,选定了网格数量155万的方案。采用Ansys CFX对模型网格进行数值计算,与试验结果进行对比发现:由于模拟中忽略了机械损失和容积损失,因此性能模拟的结果高于试验所测(效率误差1. 4%~4. 6%,扬程误差1. 3%~5. 1%)。尽管存在一定误差,但模拟的离心泵性能随流量的变化趋势与试验结果完全一致,因此数值计算成功对离心泵性能进行了预测,基于结构化网格的数值模拟方法可行。     

水电引水洞欧拉-拉格朗日大涡两相流通风排尘研究

水电站引水洞风流场分布及粉尘运移规律分析,可为引水洞施工通风设计与安全管理提供科学依据。文章以山西交漳水电站引水洞施工为案例,运用ICEM CFD有限元智能分析系统和欧拉-拉格朗日大涡两相流模拟模型,对引水洞施工排尘通风课题开展分析研究,以为工程应用提供研究和技术参考。     

巴基斯坦某大型固定式取水泵站方案对比研究及优化

针对某大型取水泵站工程提出了卧式离心泵和立式斜流泵2种设计方案,主要从泵型选择、泵站形式、运行维护、前池水力流态条件等方面进行比选总结,并结合CFD流体模拟分析2种设计方案中的进水水力流态同时进行流态优化。     

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。     

金湖泵站贯流泵机组水力性能及结构特点分析

金湖泵站在水力设计中应用CFD仿真技术,通过优化灯泡贯流泵装置进、出水流道的型线来减少水力损失,优化设计效果得到了水泵装置模型试验的验证,预测的泵装置性能与试验结果基本一致。灯泡贯流泵机组的支撑结构、叶片调节机构、主轴密封装置、轴承布置等主要设备的结构设计技术先进,保证了灯泡贯流泵机组的安全和可靠运行。金湖泵站在设备招标中采用与国内外生产厂家技术合作的模式,灯泡贯流泵机组的制作、安装非常顺利,机组各项性能指标均达到南水北调东线工程的要求,为类似大型泵站机组选型、结构设计及机械制造提供了参考。     

CFD技术在汕头市东部城市经济带塔岗围南港排涝泵站流道优化的应用

在防洪泵站中,出水流道是非常重要的组成部分,水力特性对泵站的运行安全以及泵站的装置效率影响非常大,如果设计不合理,会出现尾涡、回流等二次流,造成水力损失,因此合理地进行出水流道设计至关重要。本文首先对CFD技术进行了介绍,然后结合工程具体情况,对采用CFD技术对泵站流道优化做了探讨,并提出了优化措施。     

基于等高线的真实地形CFD建模方法

引入逆向工程建模思路,基于地形等高线,提出了一种真实地形CFD(Computational Fluid Dynamics)建模方法。通过对GIS地形数据的下载与处理,提取出研究区域等高线,进而利用等高线创建三角网格模型,结合逆向工程技术与三角网格模型生成地形网格模型。结果表明,该方法操作简便、生成模型精度高且建模效率高,有效地解决了使用常规建模方法存在的数据处理复杂、模型精度低以及不适用于大面积真实地形情况等问题,为真实地形的CFD数值模拟提供了支持。     

快速闸门断流的轴流泵起动过程三维数值模拟

针对轴流泵机组起动过程的研究是泵站安全稳定运行研究的重要环节。为了准确捕捉轴流泵机组在起动过渡过程中的动态特性,建立轴流泵机组的全流道三维模型,采用三维CFD计算软件Fluent,利用基于有限体积法的动网格技术,配合VOF多相流模型对快速闸门断流的轴流泵机组起动过程进行了三维瞬态数值模拟,获得了轴流泵机组起动过渡过程中的流态变化及外特性参数的变化规律。闸门开启时间为60s时,机组起动扬程在12s时达到最大值2.76m,为运行扬程的1.28倍。减小快速闸门开启时间能够降低机组最大起动扬程,但同时会加剧回流及闸门处的水流撞击。计算结果表明:动网格技术结合VOF多相流模型可以较好的应用于快速闸门断流的轴流泵机组起动过渡过程数值模拟中,其结果可为泵站水力设计及轴流泵机组的过渡过程研究提供参考。     

乌江抽水站水泵改造选型研究

本文针对乌江抽水站水泵改造实际情况，分析选择水力模型，应用CFD仿真计算并通过装置试验研究其改造后的水力性能，为乌江泵站改造工程提供了重要依据。     

石家庄市暴雨内涝精细化水动力模型应用

近年来石家庄市极端天气逐渐增多,局部短历时强降雨的发生愈加频繁,造成城区大范围积水,损失严重。基于高精度DEM数据,采用小尺寸结构化网格建立石家庄市暴雨内涝精细化水动力模型。模型精确反映了房屋建筑、城市道路、立交系统和排水渠系等典型城市地物;采用分区径流系数和糙率体现不同下垫面的影响;通过将排水分区精细划分至各雨水干管实际控制街区模拟管网实际排水过程,并设置点源模拟城市立交泵站。模型高精度地模拟了该市主城区房屋阻水、庭院雨水出流、地道桥等低洼处汇水积涝、路面行涝、管网排水以及泵站抽排水等具有典型城市特征的水流现象,计算统计了城区积涝面积、积水点及积水路段。将该市内涝危险性等级划分为高、中、低三级,结合模拟结果进行风险分析及等级划分,分析结果为石家庄市防涝减灾工作和内涝风险管理提供信息支持,具有重要实用价值。     

齐齐哈尔江西泵站(阿伦河)形式探讨

江西泵站位于齐齐哈尔市梅里斯达斡尔族区,由10座泵站组成,均为灌溉泵站。总装机台数77台,总装机容量6 320 k W,总设计流量56.7 m3/s。依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》和《泵站设计规范》,江西泵站更新改造工程等别为Ⅱ等,泵站规模为大(2)型。文章对本次设计的阿伦河泵站备选的框架式桩基和箱基础结构进行了方案比较,对两种结构形式的优缺点进行了探讨,为类似工程积累了经验。     

基于ANSYS的拱坝建模及网格划分

随着拱坝体型的复杂化,拱坝的建模及网格划分的难度也越来越大。以某拱坝为例,通过实体建模,介绍了ANSYS的APDL参数化建立拱坝的方法、过程与特点;采用ANSYS中的Extend(线的延伸)、Extrude(面的拉伸)和Divide(体切割)功能为该模型划分网格,解决了U型拱坝等边划分出的网格比例不当的问题。结果表明:APDL参数化建模的方法方便、快捷、易学习、易交流修改。采用切割等功能划分出的网格形状合理、比例恰当,并且可根据具体要求变更网格的密度,因此能对类似体型复杂、划分要求较高的有限元模型的划分具有很好的借鉴作用,也为此后的拱坝仿真计算打下坚实的基础。