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     

采用CFD研究双击式水轮机水力设计

主要介绍采用计算流体动力学(CFD)对双击式水轮机水流进行模拟。定性研究表明CFD是水电设备水力设计和分析的工具。     

基于FLUENT的导流隧洞水力特性模拟

针对传统的二维导流隧洞水力学计算,采用CFD方法对导流隧洞的水力特性进行了三维数值模拟,通过导流隧洞各典型断面总水头与传统公式、模型试验计算结果的比较,验证了三维数值模拟的准确性,进而可通过数值模拟对导流隧洞的三维流场进行分析研究。文中对导流隧洞各典型断面及整体进行了流态分析和出口负压分析,结果显示导流隧洞满足设计要求。可见,流体力学计算方法能够有效地模拟导流隧洞水流的流态,可应用于导流隧洞的设计与优化工作。     

轴伸贯流泵装置数值模拟及性能分析

基于标准k-ε紊流模型,雷诺时均N-S方程,运用流体计算CFD软件对卧式轴伸贯流泵装置进行三维流动数值模拟及水力性能分析,计算分析了初始方案、改变水泵安装高程和进出水流道各断面尺寸3个方案的装置水力性能。结果表明这3种方案的水力性能变化很小。最后以方案一为基础对不同流量工况进行全工况装置水力性能计算,并分析了不同流量工况下轴伸贯流泵装置的水力性能变化,该研究可为同类型泵装置的优化设计提供参考。     

南水北调江都三站水泵装置更新改造三维流动数值模拟及优化计算

根据南水北调东线水源保证率的要求，江都三站更新改造工程对水位组合重新进行了核算。根据水位组合，采用CFD的方法对江都三站水泵装置内部的三维流动进行了数值模拟研究，同时进行了进水流道的优化水力计算，并对江都三站水泵装置最优方案的水力性能进行了模型试验验证。数值计算和模型试验结果表明：江都三站的进水流道经过优化，不仅消除了流道内的涡带，而且进水流态均匀，可使水泵装置的能量性能满足设计要求。     

灯泡贯流泵装置的优化水力设计

采用CFD理论应用Fluent软件对某低扬程泵站灯泡贯流泵装置进行了三维湍流数值模拟及其优化水力设计,并采用透明流道模型试验验证了该优化设计.研究结果表明:灯泡贯流泵进、出水流道的控制尺寸及过流边界的形线对贯流泵装置的水力性能具有较为明显的影响;借助于三维湍流数值模拟方法可逐步优化其水力性能,且在设计流量下工作时的流道水力损失可控制在较小的范围内.前置灯泡贯流泵装置具有更好的水流条件,其水力 性能优于后置灯泡贯流泵装置.采用数值模拟得到的贯流泵装置流道的内部流态及其水力损失与流道模型试验得到的结果基本一致,表明采用数值模拟方法得到的灯泡贯流泵装置优化水力设计的结果是可信的.     

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。     

离心泵性能预测及实验研究

借助CFD软件FINE,应用k-ε湍流模型,对离心泵内部全三维湍流流场做数值计算。计算结果表明:随着流量的增大,叶片表面压力梯度逐渐减小;在小流量工况时,水流冲击叶片进口工作面,大流量工况时,水流冲击叶片进口吸力面;流量大小与叶轮内的轴向漩涡的位置无关;与实验结果比较,表明在设计工况附近,数值模拟对离心泵内部的复杂三维流动的水力性能预测是准确的。     

察汗乌苏溢洪道流场二维和三维数值模拟对比

为了选择较为理想的研究溢洪道水流特性的数学模型,结合察汗乌苏水电站工程实例,利用数学模拟对其溢洪道流场的水流特性分别进行了二维和三维模拟,分析其可行性和存在的问题。采用标准的k~ε紊流模型描述水流流动、VOF模型跟踪水流自由表面,得到水深、流速和压力等一系列水力要素计算值,并将他与物理模型试验数据对比验证,结果基本吻合。分析研究表明:二维模拟完全满足溢洪道挑流鼻坎段前的水力特性研究需求,如若重点关注挑流鼻坎段水力要素特性,则建议使用三维数值模拟。     

CFD在大型潜水贯流泵装置优化设计中的应用

采用计算流体动力学(CFD)方法,借助于Fluent软件,对通榆河北延送水工程灌河北泵站大型贯流潜水泵装置进、出水流道三维湍流流态开展数值模拟,并与模型试验、真机试验结果进行比较分析。结果表明,采用数值模拟得到的贯流泵装置流道的内部流态及其水力损失与流道模型试验得到的结果基本一致;流道的控制尺寸及过流边界的形线对贯流泵装置的水力性能有较为明显的影响。通过采用CFD方法对泵装置内部流场状态进行研究,对减少泵内部涡流、提高泵站效率具有重要的意义,并可为预测水泵性能、优化泵型和改进设计提供理论依据。     

广和泵站进出水流道优化设计

通过对广和泵站进出水流道内的三维流动模拟,分析进出水流态,进行流速分布及水力损失数值模拟计算,根据计算结果提出建议采用的优化方案,并在实践中应用。     

基于Fluent的泵站侧向前池整流数值模拟及优化

利用三维模拟软件Fluent对泵站前池整流进行数值模拟及水力优化。分析数值模拟结果得出,在一定水力损失范围内,前池的配水渠段加设挡水堰并对其进行改进后,能够明显改善水流流态,有助于减弱甚至消除侧向斜交水流惯性作用产生的偏流现象,为泵站侧向斜交进水方式的研究提供了可供借鉴的研究方法。     

水流掺气分期导流工程全流场三维数值模拟分析

文章综合漂移通量模型、卷气模型和紊流模型,三维数值模拟了某实际导流工程下泄水流局部掺气的影响。针对复杂地形条件的导流工程采用CATIA软件建立三维几何模型。然后对溢洪道水流局部掺气条件下的导流工程整体流场利用Tru VOF水流自由表面追踪法、卷气模块及RNG k-ε紊流模型进行了计算,从而揭示了水力参数压强、水位和流态的分布规律,通过对比分析数值模拟结果和物理模型试验验证了模型的可靠性。研究表明:数值模拟能够较为准确的计算上游围堰设计高程,在导流工程流场计算中具有较强的科学性和有效性;在三维流场中引入卷气模块较好的揭示了掺气范围、水流掺气浓度、压强及流速分布特征,可为其他类似工程的计算模拟提供一定参考价值。     

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。     

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。     

基于FLOW-3D软件的溢洪道三维水流数值模拟

采用FLOW-3D水流计算软件模拟了溢洪道挑流消能的三维水流流场,并通过调整溢洪道平面布置、增设贴角和改变预挖冲坑范围等措施对溢洪道原设计方案进行了优化。结合水工模型试验成果,对原设计方案和优化方案的水流流态、流速分布和水面线等水力特性进行了对比分析。数值模拟计算结果与水工模型试验比较吻合,说明优化方案的有效性,也进一步表明三维数值模拟的可行性。     

灌区明渠无喉道量水槽水力特性的影响因素研究

为探究无喉道量水槽在不同坡度渠道的适用性,解析影响无喉道量水槽水力特性的因素,本文在模型试验的基础上,通过数值模拟软件对过槽水流进行了三维数值模拟,分析了水面线、壅水高度、佛汝德数的沿程变化及测流公式.研究结果表明,数值计算结果能够较好地表征出模型试验相关水力特性,模拟水面线结果与实测结果基本一致;基于能量守恒原理和量...     

基于Fluent软件的某水电站1~#泄洪洞水力学数值仿真计算

长期以来,多弯道、长洞线泄洪洞水力学研究的主要手段为传统的模型试验,然而模型试验成本高、周期长、存在缩尺效应,并且无法精确测量压强风速等水力参数。而水力学数值模拟计算具有成本低、效率高、计算精度高的优点。因此,为研究数值仿真计算方法在长泄洪洞复杂水流特性的适应性,采用Fluent软件中的"k-epsilon(2eqn)"紊流模型以及VOF方法,对某水电站1~#泄洪洞进行了三维数值模拟,并将数值模拟结果和模型试验的结果进行对比,为泄洪洞体型设计提供参考。研究结果表明:两种方法在计算流量、流速方面误差较小,在计算水流掺气量、通风流速、压强等方面,数值模拟更具优势,能简单直接给出结果,可作为泄洪洞水力学研究的有效方法。     

不同转速时贯流泵装置出水流道水力性能分析

为了研究不同转速时贯流泵装置出水流道水力性能的变化规律,采用CFD(computational fluid dynamics)方法对贯流泵装置进行全流道三维数值计算,分析了不同转速时出水流道水力损失及平均速度环量的变化规律,以及不同转速时出水流道内流场及进出口断面速度分布的变化规律,该文对比了物理模型试验与数值预测结果的差异性。结果表明:随流量系数的增加,出水流道进口的平均速度环量先减小后增大。在相同流量系数时,随转速的降低出水流道进口的平均速度环量逐渐减小。不同转速时出水流道进口的平均速度环量数值均不相同,出水流道的水力损失未与流量的二次方成线性关系。相同流量系数时,随转速的增加,出水流道的水力损失逐渐增大。转速通过改变出水流道进口平均速度环量的大小影响出水流道的内部流态,不同转速时贯流泵装置出水流道的内流场已不满足运动相似。     

井头泵站出水流道优化设计及影响分析

采用CFD数值模拟计算方法,对井头泵站设计工况下出水流道优化前后水力性能进行计算及比较,分析了优化后出水流道水力性能及对工程投资的影响。结果表明,优化后出水流道不仅具有水流扩散均匀平缓、水利损失减小、泵装置性能提高等优点,还可以减少工程直接投资。