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楔形导流墩参数优化及前池流态分析

楔形导流墩参数优化及前池流态分析

作者：王琪扬州大学

学位级别：硕士

对于正向进水泵站的前池,水流经过引河汇入前池,再经前池扩散分别流入进水池。但是受限于前池尺寸,主流很多时候并不能在前池内得到充分扩散以平稳状态流入各个进水池,伴随着就会在前池或者进水池内产生漩涡、脱壁流、回流等诸多不良的... 详细信息

对于正向进水泵站的前池,水流经过引河汇入前池,再经前池扩散分别流入进水池。但是受限于前池尺寸,主流很多时候并不能在前池内得到充分扩散以平稳状态流入各个进水池,伴随着就会在前池或者进水池内产生漩涡、脱壁流、回流等诸多不良的流态,进一步引起水泵装置发生气蚀和整体产生振动,影响水泵机组安全运行。针对正向进水泵站,本文采用布置单个楔形导流墩来改善前池内的不良流态,利用响应面法对楔形导流墩的参数进行优化,结合数值模拟和模型试验来分析前池各层的流场,寻求对前池流态改善效果最优的楔形导流墩参数组合。构建正向进水泵站的三维模型,设置相关参数对原始方案进行数值模拟计算和模型试验,通过模型试验得到的前池各层流线图与数值模拟计算结果对比,验证了数值模拟的可行性。分析前池各层流线图可知,原始方案下前池两侧存在脱流现象,并伴随形成了较大范围的漩涡,1#和4#进水池入口段存在一定程度的偏流。进水池内1-1断面速度分布云图显示,高流速区位于面层,且1#和4#进水池断面的速度分布均匀度和速度加权平均角相对偏低。为改善存在前池及进水池内的不良流态,在前池内布置单个楔形导流墩,同时对楔形导流墩进行因素的选择和参数范围的界定。通过分析由速度分布均匀度和速度加权平均角去量纲化加权得到的加权指标Y值得到了单因素试验最优参数组合,对其进行数值模拟和模型试验来对比分析前池流态,观察前池各层流线图发现存在于前池两侧的脱流与漩涡得到了改善,但墩后由于绕流产生了小范围的漩涡。利用两次响应面试验对单因素试验得到的楔形导流墩因素和因素水平进行试验分析,并根据拟合的导流墩因素与评价指标之间的回归方程的预测得到两组最优参数组合。预测最优方案1计算得到的速度分布均匀度较原始方案提升了 16.91%,加权指标Y值较原始提升了 8.631。预测最优方案2计算得到的速度分布均匀度较预测最优方案1提升了 0.65%,加权指标Y值较预测最优方案1提升了 0.413。得到了最优的楔形导流墩参数组合为导流墩边长取100mm、角度取60°和高度取40mm,并验证了回归方程预测的可行性与准确性,为今后正向进水泵站布置单个楔形导流墩提供了参考依据。

关键词：正向进水楔形导流墩前池响应面法

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宁夏五泵站前池泥沙淤积形态及调控措施分析

宁夏五泵站前池泥沙淤积形态及调控措施分析

作者：姜振扬扬州大学

学位级别：硕士

泵站工程广泛应用于我国的农业生产、排涝防洪及城乡建设等领域,在国民经济建设中具有举足轻重的地位,其中前池、进水池是泵站工程重要组成部分。我国境内有大量多泥沙河流,以黄河为代表。这些多泥沙河流上的取水泵站前池、进水池极易... 详细信息

泵站工程广泛应用于我国的农业生产、排涝防洪及城乡建设等领域,在国民经济建设中具有举足轻重的地位,其中前池、进水池是泵站工程重要组成部分。我国境内有大量多泥沙河流,以黄河为代表。这些多泥沙河流上的取水泵站前池、进水池极易形成泥沙淤积。这些泥沙淤积不仅会导致泵站无法高效稳定运行,而且会对泵站日常维护管理带来困难,甚至会影响水泵的安全运行。本文以宁夏五泵站为研究对象,基于固液两相流理论,运用Fluent流体计算软件对泵站前池、进水池进行数值模拟,分析泵站不同开机组合对前池、进水池流态和泥沙淤积的影响,总结出泵站泥沙淤积的规律,尝试不同整流措施,找到解决宁夏五泵站泥沙淤积的最优方案。本文主要研究内容包括:(1)基于RNG k-ε双方程紊流模型对工程原始设计方案清水工况下不同开机组合进行数值模拟,分析不同的开机组合对前池、进水池流态的影响,得到前池流态相对较好、最符合工程实际的开机组合进行浑水工况下泥沙淤积的数值模拟。(2)选用Mixture模型,选择机组对称开机且两端机组保持开机的组合对工程原始设计方案浑水工况进行泥沙淤积的数值模拟,总结出泵站泥沙淤积的规律,即泥沙淤积总是出现在水流流态较差、流速较慢的旋涡处,其中前池两侧靠近翼墙处出现的脱壁旋涡、前池两侧受水流主流压迫产生的旋涡、进水池由于水泵吸水产生的旋涡易产生淤积。(3)选取水流流速最大的机组全开的组合进行减淤措施的研究,根据泥沙淤积产生的位置和原因设计不同的减淤方案,对这些减淤方案进行数值模拟,并比较不同方案的减淤效果。结果表明:在前池内设置八字导流墩、压水板、隔墩相结合的方式,并将工程原始设计方案中的水平直管吸水改为弯管吸水后,减淤效果最佳,泥沙体积分数的大小和分布范围都到了显著减少。本文的研究成果将解决实际泵站工程的泥沙淤积问题,提高泵站的运行效率,降低泵站日常维修养护的成本。为日后多泥沙河流上正向进水前池泵站的泥沙淤积问题研究提供参考。

关键词：泵站泥沙淤积正向进水开机组合减淤措施

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高含沙水泵站前池扩散角试验与分析

中国农村水利水电 2020年第5期 114-119,127页

作者：窦元之顾靖超陆立国宁夏水利工程建设管理局银川750001 宁夏水利科学研究院银川750021

泵站正向进水前池扩散角大小是影响正向进水前池水流流态及池长的主要因素,通过盐环定扬黄工程三泵站水工模型试验,观测正向进流前池不同水沙条件、不同工况下泵站进口流态、流速分布、前池的淤积形态。在前池进口扩散角20°、25°、30... 详细信息

泵站正向进水前池扩散角大小是影响正向进水前池水流流态及池长的主要因素,通过盐环定扬黄工程三泵站水工模型试验,观测正向进流前池不同水沙条件、不同工况下泵站进口流态、流速分布、前池的淤积形态。在前池进口扩散角20°、25°、30°、35°4种工况下,结果表现为:主流带流速值随着扩散角增加而增大;前池两侧淤积厚度大于中部,含沙量越大,前池淤积厚度越大;相同水沙条件、运行相同时间,扩散角越小淤积量越大;泵站前池前池扩散角25°和30°的布置较合理,水流、淤积等综合表现较好。

关键词：泵站前池正向进水高含沙水扩散角物理模型

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侧向进水对水泵机组性能的影响

水利技术监督 2017年第6期25卷 151-153页

作者：孙锋明陈新华杨晓红顾梅芳江阴市璜土水利农机管理服务站江阴市南闸水利农机服务站江阴市水利工程公司江阴市重点水利工程建设管理处江苏无锡214431

为探究不同进水形式对水泵机组性能的影响,采用CFD计算软件对水泵模型进行了定常计算和非定常计算。结果表明:在正向进水形式的水泵叶轮进口断面流速均匀度为0.91,最高效率为78.89%;侧向进水形式的水泵叶轮进口断面流速均匀度为0.87,最... 详细信息

为探究不同进水形式对水泵机组性能的影响,采用CFD计算软件对水泵模型进行了定常计算和非定常计算。结果表明:在正向进水形式的水泵叶轮进口断面流速均匀度为0.91,最高效率为78.89%;侧向进水形式的水泵叶轮进口断面流速均匀度为0.87,最高效率为77.26%。侧向进水形式下叶轮进口前的压力脉动要比正向进水下叶轮进口的压力脉动剧烈。

关键词：正向进水侧向进水流速均匀度压力脉动

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大型潜水泵泵站侧向进水形式的技术分析

中国市政工程 2008年第5期 40-41页

作者：张轶群上海市城市建设设计研究院上海200125

针对大型潜水泵泵站,比较前池正向进水与侧向进水形式的特点,分析侧向进水形式的配水流态,并提出整流措施。以上海虹口港、杨浦港地区旱流污水截流工程为实例,介绍采用侧向进水形式,并配以整流措施的工程方案,经实践证明,方案是合理的,... 详细信息

针对大型潜水泵泵站,比较前池正向进水与侧向进水形式的特点,分析侧向进水形式的配水流态,并提出整流措施。以上海虹口港、杨浦港地区旱流污水截流工程为实例,介绍采用侧向进水形式,并配以整流措施的工程方案,经实践证明,方案是合理的,可减小土建投资。

关键词：潜水泵泵站前池集水池正向进水侧向进水整流