大型竖井贯流泵站出水流道的水力性能分析

对于低扬程泵装置,出水流道的水力性能对水泵装置性能影响较大。以浙江省某大型竖井贯流泵站出水流道的设计资料为研究背景,根据出水流道的水力设计要求,将流道水力损失最小作为优化设计目标函数,通过确定流道控制尺寸和设计流道型线,给出了出水流道的两种设计方案。采用流道数值模拟方法,对两种设计方案分别进行了数值模拟计算和水力性能分析比较。分析结果表明,流道控制尺寸对流道水力性能和泵站土建费用影响较大,其值在允许范围内应尽可能小;流道型线影响流道水力损失,在控制尺寸一定的条件下,流道型线应进行细致的优化。     

断面形状对虹吸式出水流道水力特性的影响

应用考虑气体可压缩性VOF模型对3种不同断面形状的出水流道虹吸形成过程进行了数值模拟,并搭建了试验平台加以验证,从流速分布、水力损失、虹吸形成时间三方面分析了断面形状对虹吸式出水流道水力特性的影响.结果表明:模拟结果与试验结果有很好的一致性;虹吸式出水流道的沿程截面形状对其水力特性影响很大,合理设计的渐变断面能使流道典型断面流速、压力分布均匀,有额外的局部水头损失;方管的排气能力较圆管更佳,圆管具有更小的水力损失.     

扩散角对泵站前置竖井出水流道水力性能的影响

扩散角是影响泵站出水流态和出水流道水力性能的重要因素,是大型低扬程泵站设计的关键参数。以辽宁省海城市三岔河大型灌溉排水泵站为例,利用FLUENT软件,采用数值模拟的方法研究了扩散角对泵站出水流道的水力性能的影响,根据研究结论,建议低扬程泵站出水流道的平面扩散角取值应该在17°左右,立面扩散角取值应该在6°左右。     

泗阳泵站出水流道可行性方案对比分析研究

结合泗阳泵站已有土建结构,采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RANS)和标准k-ε湍流模型,运用SIMPLEC算法,设计虹吸式出水流道、直管式出水流道及钟形出水流道3种可行性方案.分别在流道进口未设置环量和设置环量的情况下,数值模拟3种流道内流场,预测流道内的不良流态形式及出现位置,分析各方案流道进口断面、中间断面及出口...     

泵站出水流道基本流态分析

为了改进泵站出水流道的水力设计方法，采用三维紊流数值模拟的方法，模拟了虹吸式、直管式和斜式三种型式出水流道内的流动形态；发现出水流道平面方向上的扩散情况较好，而立面方向在出口断面附近则不同程度地存在着旋涡，该旋涡对流道出口断面的流速分布有很明显的影响；提出在流道设计时应最大限度地利用流道宽度方向的扩散，以免出口断面的有效面积过多地被旋涡挤占。     

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。     

基于CFD模拟的大型低扬程泵站低驼峰式出水流道水力优化研究

低驼峰式出水流道结构设计不当易引发偏流现象,将严重影响大型低扬程泵装置的安全稳定运行。依据浙江省某泵站的有关参数,采用三维数值计算的方法,对泵站整体模型水流流场进行模拟,并通过物理模型试验进行计算可靠性验证。结果表明,湍流模型Realizable k-ε的计算结果与试验结果最接近;泵站低驼峰式出水流道空间流线随过流断面的扩散而扭曲,其扭曲程度随流量的减小而加强;在低驼峰式出水流道中设置中隔墩有助于优化流场,但会使低驼峰式出水流道的水力损失增加;通过对不同几何参数的中隔墩进行多方案比较,发现在低驼峰式出水流道中设置长为3.90D、宽为0.10D的中隔墩流场优化效果最佳。研究结果可为同类型泵站工程优化设计提供一定借鉴。     

泵站“S”型进、出水流道优化设计研究

为提高王道泵站泵装置的效率和运行稳定性,本文通过CFD软件对不同流道设计方案的流态进行模拟计算,根据模拟计算结果评价、比选流道方案。模拟计算结果较好地揭示了不同方案泵装置的外特性及内流性能,通过对比可以发现：经优化后的泵装置进、出水流道无漩涡、脱流等不良流态;水泵叶轮进口断面流速均匀度经优化后达96.45%,流速加权平均角达86.87°;泵装置水头损失较小且仅为0.419 m,装置水力效率高达78.1%。经优化后的泵装置效率高、运行稳定性好,各项水力性能指标均达到同类型国内泵站的先进水平,优化过程可以为同类型泵站的设计选型提供参考和指导。     

低扬程泵站直管式出水流道优化设计计算及模型试验研究

针对低扬程泵站直管式出水流道水力设计中存在的问题，采用CFD理论对其进行了优化水力计算，并采用流道模型试验的方法对理论计算结果进行了验证。这种将数值模拟计算与流道模型试验相结合的方法，已应用于南水北调东线一期工程台儿庄泵站设计中。     

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。     

泵站出水池-无压隧洞过渡段体型优化研究

泵站出水池到无压隧洞过渡段体型对隧洞的过流能力、沿程水面线及局部水头损失影响显著。针对某泵站工程过渡段的水流特性问题,采用比尺为1∶25物理模型对该过渡段进行了优化研究,延长了过渡段长度,增加了边墙扭曲段。研究发现:模型改进后,过流能力增加,水流平稳;局部水头系数从原设计的0.057~0.111减小至0.051~0.111;中心线水面线的纵向变化幅度减小。通过各项指标表明,优化后的过渡段比原设计方案显现出更为优良的特性,提出的优化设计方法可为其他类似工程提供借鉴经验。     

Results of energy and hydraulic investigations of a straight-flow outlet of a large pumping station

Translated from Gidrotekhnicheskoe Stroitel'stvo, No. 12, pp. 19–22, December, 1994.     

The best hydraulic section of horizontal-bottomed parabolic channel section

The best hydraulic channel section makes the maximum flow capacity for the same flow cross-area, and the minimum cross-area and wetted perimeter for the same discharge. The construction cost can be reduced nearly to the minimum at the same time. The horizontal bottom parabolic section(HBP section) is a composite section. It is important for design to find the best combination form of the horizontal bottom and the parabolic sides. This paper studies the best hydraulic section and its hydraulic characteristics. The explicit formulae are proposed to determine the dimensions and the best combination form of the horizontal bottom and the parabolic sides. These explicit formulae and the parameters make it easy to design the channel. It is shown that the ratios of the surface width to the depth and the bottom width to the depth are constant for the best hydraulic section. The comparisons with the classic parabolic, rectangular, trapezoid, triangular, semi-cubic and horizontal-bottomed semi-cubic sections show that the HBP section has the largest flow capacity and the shortest wetted perimeter for the same flow area, and has the smallest flow area for the same discharge. It is indicated that the parabolic side parts of the best hydraulic HBP section are different from those of the classic section. The results of the best hydraulic section of the classic parabolic channel cannot be applied directly to the HBC section.     

特低扬程泵站水力性能研究

采用数值计算和物理模型试验方法研究特低扬程泵站的水力性能,并以苏州市东风新平面S形轴伸泵为例,对其内、外特性,包括装置的水力性能、流道沿程典型断面流速分布、空化特性及进出水流道的水头损失进行分析研究。通过对数值模拟计算及物理模型试验成果的逐项对比,证明数值模拟方法在特低扬程泵装置性能研究中具有良好的应用价值,特别是在高效率附近区域,数值模拟计算成果具有良好的精度。对断面流速分布和流道水力损失等内特性的进一步分析,揭示了不同工况下泵站性能差异的原因,为进一步优化流道型线提供了依据。     

白沙滩泵站进出水流道数值优化研究

将CFD技术应用于白沙滩泵站工程进、出水流道的优化设计.基于Navier-Stokes方程和标准k～ε紊流模型,依据三维数值模拟的结果,优化泵站进、出水流道的几何参数,改善了流道内流速分布情况,提高了泵站装置效率.     

大型高扬程泵站出水塔结构振动模态分析

针对大型高扬程泵站出水塔结构在运行过程中存在的振动问题,以甘肃省景泰川电力提灌二期总干六泵站出水塔结构为例,构建ANSYS环境下的泵站出水塔三维有限元仿真模型,在正常工作状态下采用子空间迭代法进行基于环境激励的模态参数辨识,并获取其模态振型,分析了泵站出水塔结构的振动特性。结果表明:该出水塔结构在运行期的基频为9.91 Hz,主振方向为垂直压力管道法线方向;结构的模态振型基本按照横向-竖向-扭转的规律进行,且主要发生在结构中部镂空立柱部位。数值分析结果与现场DASP测试结果基本相符,表明有限元子空间迭代法模拟分析结果有效可靠,实现方便。研究成果能为大型高扬程泵站出水塔的更新改造设计提供理论依据,同时能为灌区水工结构的模态参数辨识提供技术参考。     

下基泵站出水压力钢管振动问题的排除

通过分析下基泵站出水压力钢管产生振动的原因,采取在压力钢管上增设排气阀、镇墩及加劲环等措施处理压力钢管振动问题,实践证明这些减振措施是可行的、有效的.     

基于CFD模型的雨水泵站进水流道水力性能优化设计

雨水泵站具有投资高、流量大、流态复杂等特征,不合理的尺寸布置不仅影响水泵性能的有效发挥,同时会造成泵站建设成本增加.本文以实际的雨水泵站设计工程为研究对象,构建泵站的几何模型,基于计算流体力学技术(CFD),对原设计的雨水泵站进水流态进行数值模拟,分析其流场状态,并提出相对应的改进措施方案,对原设计泵站内不良水力现象进行优化.通过对比优化前后泵站内进水流态,使水泵性能得到最有效的发挥.     

大型混流、轴流泵站水泵出水流道断流设施优化选择的建议

为了使工程安全稳定运行,提出对于采用平直出水流道的大型混流、轴流泵站工程必须进行水力过渡过程分析计算,并提出安全可靠的断流设施,同时确定合理的关闭时间。此外,提出国家标准《泵站设计规范》对水泵出水流道断流设施应优先选择运行可靠、调节灵活、结构简单的液控蝶阀的建议。