泵站锥形侧向进水前池水流流动特性分析

结合泵站锥形侧向前池工程设计,应用大型商业软件建立其三维数学模型,基于CFD数值模拟技术,分析了泵站锥形侧向前池水流流动特性。结果表明,水流经过锥形侧向前池折向弯曲进入进水池,前池流态较为平顺,但进水池水流主流偏向一侧,形成较大回流区,低流速分布范围较广;水流进入1#至4#进水池时弯曲程度越大,进水池断面流速分布均匀度越来越小,甚至出现负值,会降低水泵机组工作效率;当泵站设计采用锥形侧向前池时,进水池水流流态需要通过工程措施整流,或创新设计新型进水池。     

弯道河段下游泵站进水前池流态及整流措施

为改善弯道水流在泵站前池引起的偏流、回流、吸气旋涡等不良流态,基于FLUENT软件,将雷诺时均N-S方程与RNG k-ε双方程紊流模型应用于某实际工程侧向进水泵站前池的三维数值模拟中,对比分析整流前后泵站前池及进水流道流态的流速、流线变化,并建立流速分布均匀度目标函数,定量分析泵站进水流态的优劣。结果表明:在前池增设复合式导流墩并延长导流墙能够有效地调整弯道水流流向,减弱前池中的偏流和回流,提高水流的顺直度与均匀度,改善泵站进水条件,提高枢纽运行的工作效率。     

胥浦活水泵站肘形进水流道流态分析及优化

胥浦活水泵站为一座长江边低扬程引水泵站,设计流量5.0 m3/s,最大扬程3.3 m。为适应其低扬程、小流量的特点,选用了全贯流潜水泵,在原胥浦节制闸底板上改建安装。为了保证在长江低水位时,水泵进水口完全淹没,进水流道型线平顺,流道内无涡带或其他不良流态,机组启动正常和运行稳定,利用三维数值建模、边界条件设置与三维湍流流动模拟,运用计算流体动力学CFD方法,进行进水流道内部流动数值模拟,多方案分析和比较进水流道内部流态、水泵进水条件和流道的水力损失。计算结果表明,进口尺寸1.1 m×3.4 m(高×宽),出口直径1.2 m的型线B方案进水条件好,流道水头损失小,满足水泵高效运行的要求。优化设计方案为泵站安全运行提供最优的设计进水流道型线和设计参数。     

阶梯布置对溢洪道尾水二次消能及流态影响研究

云南省凤庆县大摆田水库溢洪道出口坎式底流消力池和下游尾水渠之间需要进行二次消能,同时在阶梯消能段通过40°弯道衔接,以适应地形变化。通过水工模型试验研究,原方案出池水流经过阶梯弯道后,平面上形成明显的Z形折冲水流,30年一遇时弯道末端左侧水流临边流速达9.97 m/s,已经威胁到左岸山体顺坡岩层的稳定。阶梯后移的修改方案能够有效改善弯道内水流流态,在此基础上,提出将原阶梯体型减小(2.50 m×1.50 m减小至1.00 m×0.60 m)的改进方案,以避免在经常发生的小流量洪水情况下,阶梯位置出现跌落水流。研究成果表明:改进后的弯道阶梯消能组合方案使得小流量洪水情况下消力池下游尾水渠沿程横断面水深分布相对均匀,水流流态改善明显,解决了常遇洪水下泄时水流平顺归河问题。     

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。研究结果表明:当进水流速为0.322 2～0.564 2 m/s时,泵站表面漩涡的强度随进水流速的增大而增强:当进水流速为0.322 2～0.401 6 m/s时,进水池出现Ⅲ、Ⅳ型漩涡;当进水流速为0.483 5 m/s时,进水池出现Ⅴ型漩涡;当进水流速为0.520 8～0.564 2 m/s时,进水池出现Ⅵ型漩涡。将数值计算结果与模型试验结果进行对比,两者基本吻合。研究结果可为泵站工程设计提供参考。     

引黄入晋工程南干线一级泵站进水系统优化研究

引黄入晋工程南干线一级泵站上游来水需经９０°转弯进入侧向引水泵站进水池，弯道水流对进水池内水流流态影响很大。在来水角度不能改变的情况下， 通过不同运用工况试验研究， 提出在弯道右侧墙设置带缺口的导流齿，是改善弯道流态、保持进水池水面平静的有效途径。提供的最终体型及该体型下机组运行的最低限制水位， 已被设计部门采纳并实施。     

三维数值模拟在泵站侧向进水前池的应用

泵站布置形式因进水方式不同通常分为正向和侧向两种进水方式,侧向进水时前池来流方向和前池中的主流方向存在夹角,此时由于弯道水流的运动特性,侧向进水前池容易产生主流脱壁、回流和漩涡等不良流态,难以形成良好的水泵进水条件,影响机组的安全运行。针对古德洛尔电厂一期侧向进水泵站前池,采用RNGκ-ε双方程紊流模型封闭雷诺平均的N-S方程,利用SIMPLEC算法对泵站前池及部分引水明渠水流流场进行三维数值模拟,对比分析设计方案修改前后前池水流的流速、涡量、水面线等水力参量分布特性,并以典型断面流速分布均匀度为目标函数分析整流措施前后前池内流速分布均匀度变化,验证了增加合理的整流措施可以有效改善前池流态。     

泵站弯道引水渠水流流动特性影响分析

结合泵站弯道引水渠工程设计,应用大型商业软件建立弯道引水渠水流三维数学模型,基于CFD数值模拟技术,分析了该泵站弯道引水渠水流流动特性。根据该泵站弯道引水渠三维水流水动力学的计算成果可得知,在设计水位下,泵站弯道引水渠水流流线弯曲进入进水池,降低各个机组水流流速均匀性,降低机组工作效率;弯道引水渠曲率半径需要控制在一定范围内,可通过CFD数值模拟或水工模型试验确定最优曲率半径;弯道引水渠相对于顺直引水渠水力特性较差,非特殊情况,不宜采用;采用弯道引水渠,要延长引水渠顺直段,直至水流流态平稳,流线顺直。本文研究成果对采用弯道引水渠的泵站设计具有一定的参考价值。     

近闸布置斜向进流泵站进水流态及改善措施试验研究

靠近已建水闸新建的排涝泵站工程布置一般均偏置与河道主流一侧,受场地限制引渠长度及转弯半径往往无法满足规范要求,造成泵站进流不均,影响泵站正常运行。通过宁波市印洪碶泵站模型试验,分析"斜向进水"泵站进水建筑物进水流态及其改善措施。实验研究表明:其不良流态表现为新开河段凹岸侧回流和右侧翼墙后的绕流;独立进水池的隔墩约束导顺作用可有效改善泵站进水横向流速分布不均问题;采用减小引渠扩散角、采用直立岸墙断面代替直立+斜坡断面与前池平顺连接可有效消除前池入口左侧回流区。     

基于数值模拟的泵站进水流道优化设计

泵站进水流道性能直接影响泵站运行的经济性和稳定性。以吉林省中部城市引松供水工程中四平泵站为研究对象,根据国内外的泵站建设实践设计了泵站进水流道的形式、长度等主要参数。采用RNG湍流模型对5种进水罐直径情况下进水流道内的流态开展了三维湍流模拟,对比了5种情况下进水罐内的水力损失和内部流态,确定了最佳方案。由数值模拟结果发现确定的泵站进水流道方案水力损失小,流动通畅,未见进入泵组的有害漩涡。     

侧向引水及进水泵站进水流态CFD 模拟分析与优化

应用realizable k - e紊流模型与SIMPLEC算法,对某侧向引水及进水泵站进水侧水流流场进行数值模拟和流动分析,分析表明,该泵站的进水侧水流具有弯道水流特点,数值模拟结果与理论分析结论相吻合。根据该类泵站进水侧水流流场特点,提出采用导流栅作为水力优化途径,并以泵站进水断面处动量分布和进水池断面平均流速均匀度为评判依据,对不同的导流栅整流方案的水力优化效果进行数值模拟研究。成果表明,设置导流栅对泵站引水段的动量分布具有明显的调整作用,泵站进水断面的流速分布与引水段动量分配均匀度有关。适宜尺寸的导流栅可以有效减弱引水段的进水环流作用,使水流在转向后纵向流速较快地恢复正常分布,从而进一步提高泵站进水池流量分配的均匀度。     

奔牛水利枢纽导流河弯道水流特性分析

奔牛水利枢纽导流河弯道对水流流动影响复杂,须从水流流态、流速分布、冲淤计算分析弯道对水流流动影响。京杭运河与新孟河流量分配不同分流比工况下,导流河流态较为平顺,局部出现较大回流区但不影响整体通航条件;导流河纵向流速分布规律较为符合休克莱弯道水槽实验成果,表明该计算方法、边界条件设置合理,计算成果较为符合实际状况;导流河转弯半径设置合理,内侧最大流速分布范围小且小于下游河床不冲流速,抗冲满足规范要求。     

大寨河闸站对称分布机组进水水流数值模拟

采用数值模拟方法,对大寨河闸站对称分布机组进水水流进行数值仿真计算分析。计算结果表明,该闸站引水前池水流流态较为平顺,无回流等不良流态;各机组流道进口流速分布较为均匀;闸站节制闸居中布置且两侧各布置两台泵站机组,有利于水流平稳进入泵站机组流道,机组内无不良流态,闸站平面布置合理。分析成果对类似工程设计具有一定的参考价值。     

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。     

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...     

分水导流墙在城镇泵站侧向进水间的应用

城镇泵站侧向进水间水流流态紊乱,影响水泵性能,给泵站运行带来影响。应用大型商业软件建立侧向进水间水流三维数学模型,采用CFD数值模拟方法分析。结果表明,侧向进水间设置分水导流墙,1#进水间水流流态得到较大改善,回流消失;2#进水间特征断面流速分布均匀度值较变小;设置单一整流措施仍达不到水力最优要求。     

灯泡贯流泵装置的基本流态分析

为了回答灯泡贯流泵装置中的灯泡体究竟应该前置还是应该后置的问题,应用水泵装置三维湍流数值模拟的方法分别研究了南水北调东线工程某泵站前置灯泡和后置灯泡贯流泵装置两个不同方案的流态,揭示了前置灯泡和后置灯泡贯流泵装置的基本流动属性;数值模拟的结果得到流道模型试验的验证。研究结果表明:前置灯泡贯流泵装置的进、出水流态均匀平顺,水力损失较小;后置灯泡贯流泵装置的进水流态均匀平顺,但出水流道内存在明显的偏流和旋涡流动,水力损失较大;灯泡体前置符合水力学的基本原理,是获得最佳灯泡贯流泵装置水力性能的必要条件之一。     

泵站前池单排方柱整流措施数值模拟

为改善泵站前池内水流流态,基于Fluent软件,运用RNG k-ε模型对加单排方柱的正向进水泵站前池流态进行数值模拟,分析单排方柱的几何参数对前池流态改善的影响。结果表明:单排方柱具有分流效果,流经单排方柱的水流会向前池两侧分散,在单排方柱的后方形成漩涡。无整流措施时,泵站前池流态紊乱;通过在前池加设单排方柱可显著改善流态;单排方柱宜布置在前池前中部,不宜布置在两侧回流区内;方柱宽度越小,分流作用越小,行近流速分布越不均匀。     

隔墩整流在城镇泵站侧向进水池的应用

城镇泵站侧向进水间设置隔墩后,1#进水间消除了大尺度回流,2#进水间水流主流偏离及底层水流翻转现象得到一定改善;1#、2#进水间特征断面回流强度及回流范围均有较大幅度减小,1#特征断面流速分布均匀度出现正值;隔墩在侧向进水间整流具有一定效果,能改善水流流态,同时也说明了单一隔墩整流效果有限,需要多种整流手段结合应用。该研究成果对泵站侧向进水间设计具有一定借鉴意义。     

城市排水泵站水力特性及整流措施

为了解弧形进水箱涵城市排水泵站水力特性,探寻改善泵站内部不良流态的整流措施,采用数值模拟方法对城市排水泵站水力流态及整流措施进行研究,并通过物理模型对整流效果进行验证。研究结果表明：弧形进水箱涵城市排水泵站的前池存在主流偏斜与分离流动现象,前池主流集中在中上层,中下层出现大范围的立面环流,底层存在回流,进水池内流态紊乱并出现旋涡,导致水泵进水不够顺畅;设计优化的“方形立柱+组合横梁”的组合式整流措施能够改善前池和进水池的水力流态,前池内的偏流和分离流动消除,底层回流消失,进水池旋涡得到有效抑制,3台水泵进水流道入口流速分布均匀度分别提升了12.0%、8.7%、8.3%,入流速度加权平均角分别提升了7.08°、9.07°、11.40°。