结构形式对泵站前池流态影响的数值模拟研究

文中以吉林省老白沙滩泵站改造工程为例,针对侧向进水泵站前池结构形式进行方案对比研究.基于不可压缩流体的连续性方程、雷诺平均纳维-斯托克斯方程和标准k-ε湍流模型,采用CFX软件,对不同方案进行数值模拟计算.研究结果表明:矩形前池与收缩前池的水力性能差异极小,分配流量性能矩形前池略优.研究结果可为类似工程提供参考.     

大型泵站前池复杂流场的数值模拟及优化设计

杭州三堡排涝工程的泵站前池兼有正向和侧向的进水水流,在一定的运行条件下,侧向的折冲水流影响正向主流流态,造成进水池中出现主流偏移、脱壁和旋涡,对泵站的运行效率有较大的影响。通过对该工程不同工况下的泵站运行进行数值模拟获得前池的流场,据此评价折冲水流对泵站机组运行的影响,提出设计调整方案,增加整流措施,并根据调整后的流场计算结果,反馈调整方案的可行性。     

水源地取水泵站水流流态数值模拟与改善

为解决取水泵站预沉池内水流流态紊乱、曝气池及前池存在大面积回流区及旋涡等问题, 针对某一具体水源 地取水泵站, 基于三维不可压缩流体的有限体积法和标准 k2E 湍流模型, 采用 ANSYS CFX 软件对该泵站预沉池、 曝气池及前池进行数值模拟计算。通过对计算结果进行后处理, 分析了取水泵站所选横断面水流流态、流速云图以 及压力云图。在原方案基础上通过对曝气池廊道转角处设置倒圆角、廊道转角内设置/ U0 形导流墙与 1/ 4 弧形导 流墙、前池内设置八字形导流墩及泵机组间设隔墩来对泵站进行优化。优化后改进方案与原方案相比, 廊道转角处 脱流、回流现象得到改善, 曝气池及前池内大范围回流区域消失, 泵站整体水流不存在明显的不良流态。该研究成 果对于优化内水流流态, 预防泥沙沉淀, 提高泵站运行稳定性、高效性、安全性有一定的指导意义。     

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。     

闸站结合泵站前池流态优化

为了优化闸站结合泵站运行时的前池流态,消除不良流态的影响,采用物理模型试验和数值模拟相结合的方法,分析了不良流态发生的原因。提出了多种优化整流方案,研究了其整流效果,构建了由带通水孔的导流墙、Y型导流墩和沿流向导流坎所形成的组合式整流措施。数值模拟发现,带通水孔的导流墙能够有效缩小并上移导流墙后回流区,再借助Y型导流墩和沿流向导流坎的整流作用,能使前池水流均匀顺直地进入进水池,较好地解决了因横向流速产生的偏流问题。研究结果表明,该组合式整流措施使得进水流道进口流速均匀度由86.30%提高到了93.46%,进水池两侧轴向流速偏差度由原来的12.63%下降为3.47%,整流效果显著。研究成果可为类似泵站工程流态改善提供参考。     

城市综合排水泵站前池流态的数值模拟研究

为有效改善前池内部的水流流态,本文以某市排水泵站为例,借助湍流模型构建三维数学模型,在此基础上实现对泵站进水前池水力特性进行数值模拟研究,在分析数值模拟计算结果的基础上,提出相应的优化措施,以期丰富相关研究,为城市综合排水泵站的设计与优化提供有效参考。     

泵站前池隔墩整流的数值分析

 泵站前池扩散角过大会在池中形成边侧回流,恶化水泵的进水条件,因此一般需要研究适当的整流措施。应用正交曲线坐标系下的二维水深平均数学模型,对大扩散角的正向泵站前池中设置隔墩前后的流态进行了数值模拟,以分析设置隔墩的整流效果。计算中在交错网格上对控制体积分得到离散方程,并用SIMPLEC算法求解。数值模拟表明,对所研究的泵站前池,适当设置隔墩对前池扩散角过大引起的不良流态有明显的改善效果。     

城市输水泵站前池流态及整流措施

鉴于城市输水泵站受用地限制,一般布局较为局促,前池内易产生回流、漩涡等不良流态的现状,为改善前池流态,结合某底部涵管进水形式的城市输水泵站,采用雷诺时均方程结合RNG k-ε湍流模型,对泵站前池流态进行了数值模拟,研究适用此类城市输水泵站的整流措施。数值模拟计算结果表明,泵站前池两侧存在大尺度回流,进水池进流流量分配不均,水泵进水条件较为恶劣;采用八字形导流墩和底坎的组合式整流措施,能有效地将密集居中的主流分散,消除前池两侧的大尺度脱壁回流,均化进水池进流,使泵进水状况变好,提高泵站运行的可靠性。     

大型泵站正向进水前池流态的数值模拟研究

采用三维紊流数值模拟方法,通过建立数学模型,对泵站正向进水前池在不同扩散角和各种开机组合条件下的水流流态进行了数值模拟。模拟的速度等值线图和速度流线图表明,泵站前池的水流流态主要与前池结构、机组开启组合状态、前池内已形成的泥沙淤积有关。     

深层隧道进流式泵站前池流态及整流措施研究

为改善深层隧道进流式泵站前池内的旋流、偏流等不良流态,基于RNG k-ε 湍流模型对前池流态进行数值模拟,研究适用于此类城市排涝泵站的整流措施。数值计算结果表明:泵站前池、进水池内存在局部立面旋滚、螺旋流、斜向流、流速分布上高下低等不良水力现象,致使泵站进水流道水力条件不佳;采用双层环形板和两组导流墩的组合式整流措施可抑制前池、进水池中的立面旋滚、螺旋流和斜向流流态,从而有效改善流道的进水条件,提高进水流道进口处流速分布均匀度,使泵进水状况变好,提高泵站运行的可靠性。     

田市抽水站进水前池水力特性数值模拟

借鉴有关弯道水流流速分布的研究成果,计入弯道环流引起的横向动量交换,对曲线坐标系平面二维浅水方程做了修正;采用边界处正交的曲线网格生成技术,处理复杂的计算区域边界。采用修正后的模型对田市抽水站进水前池改造前后的水流流态作模拟分析,来验证改造设计方案的合理性。     

惠南庄泵站前池水力特性三维紊流数值模拟

现采用两方程κ-ε紊流模型和VOF多相流方法对惠南庄前池泵站进行了三维数值模拟，并对加大流量情况下高，低水位两种工况前池流态特征进行了分析比较。结果表明，该前池设计方案基本合理，运行中没有出现明显的不利流态，但不同运行水位下拦沙坎对其附近及下游流态的影响存在一定差别。     

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。     

惠南庄泵站前池流道模型试验研究

对南水北调中线一期工程北京段有压输水方案的惠南庄泵站前池流道的水力特性进行试验研究，提出了前池流态及进水口总扩散角、水泵进水池内、外流态及漩涡型态，前池水面线及水面波动等项成果，验证了前池系统水力设计的可行性及合理性。     

某斜向涵管进水泵站前池流态数值模拟与整流措施研究

采用直接求解三维雷诺平均N-S方程和标准κ-ε紊流模型方程组的方法,对泵站前池内部的流场进行了数值模拟,以前池内部格栅孔的流量分配均匀系数作为优化前池水力特性的控制条件,进而对斜向进水泵站复杂前池流态中不同位置、尺寸、角度的导流墩和不同摆放角度的压水板分别进行了水力优化计算.经物理模型试验验证,说明水力优化设计的导流墩位置、尺寸、角度及压水板摆放形式,获得了十分优良的水力性能.     

东江太园抽水站进水渠挡墙工程的设计与施工

东江太园抽水站进水渠工程原设计两侧为混凝土重力式挡土墙，墙外用高压定喷防渗墙围封施工，由于地质及工期原因改为钻孔灌注桩排桩挡土墙，桩间高压定喷防渗围封施工，缩短了工期，节省了投资。     

尊村引黄泵站总干一级站前池改造方案比选

尊村引黄工程为多级泵站联合组成的泵站系统工程,其中总干一级站前池为半开敞式矩形浆砌石与混凝土混合材料结构,目前流道所有浆砌石隔墙均已发生严重结构性断裂损坏,经多方案比较确定了加固方案,可为类似工程提供借鉴。     

泵站流道内漩涡治理的模型试验研究

通过漳州LNG项目取海水系统的水工模型试验研究,分析该取水工程进水流道漩涡产生机理,提出改善进水流道水流流态(防止漩涡)的不同措施,研究治理漩涡的不同优化方案。采取治理措施后各工况条件下,流道内水流均匀,无有害漩涡产生,机组运行平稳,从而提高了泵站效率和保持安全经济运行,为类似工程提供参考。     

基于Fluent的泵站吸水池三维数值模拟

在某燃煤发电厂循环水取水系统模型试验研究的基础上,对泵站的前池和进水流道进行了三维湍流数值模拟。利用Fluent软件,选用雷诺平均N-S方程和标准k-ε湍流模型及SIMPLEC算法,模拟了在低潮位两机四泵这种最不利工况下的三维流场,给出了旋涡在最不利工况下的发生位置和形态,分析了可能造成的危害;在这种不利工况下,针对优化设计方案数值模拟中发现的涡及分布情况,调整导流扩散墩的布置,优化了流场形态,得出了比较合适的优化方案。     

泵站单桩基础水平承载特性数值模拟分析

岸边引水式泵站厂房受较大扬压力作用,同时承受较高的水平向荷载,且偏心距较大,即使增加泵站偏心重量,抗滑稳定安全系数和泵站基底大小应力也难以满足规范要求。而通过解析法研究单桩基础竖向荷载及水平荷载又比较困难,所以采用有限元数值分析,并考虑桩径、桩长、地基土弹性模量等因素的变化,对桩基弯矩与位移的影响进行分析。研究得出:约束桩顶、增加桩径、提高地基土弹性模量,对桩基抵制水平荷载贡献较大;而增加桩长、提高桩基混凝土弹性模量,对桩基抵抗水平荷载效果不明显。通过采用约束桩顶、增加桩径、提高地基土弹性模量等措施,泵站抗滑稳定安全系数及基底应力满足规范要求。