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南水北调东线工程刘山泵站进水流态整体模型试验研究

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水利水电技术 2004年第10期35卷 70-73页

作者：刘丽君谢伟东江树荣陆林广奚斌江苏省南水北调工程前期办公室江苏南京223009 江苏省水利勘测设计研究院江苏扬州225009 扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225009

　为确保南水北调东线工程刘山闸站的安全稳定运行,进行了刘山泵站进水流态整体模型试验研究工作.通过整体模型试验发现,刘山泵站原设计方案前池面层的大回旋流动诱发了进水流道进口前的吸气旋涡;修改方案采用调整刘山泵站清污机桥位置... 详细信息

　为确保南水北调东线工程刘山闸站的安全稳定运行,进行了刘山泵站进水流态整体模型试验研究工作.通过整体模型试验发现,刘山泵站原设计方案前池面层的大回旋流动诱发了进水流道进口前的吸气旋涡;修改方案采用调整刘山泵站清污机桥位置、压缩前池面层回旋流动范围的方法,在闸、站并列布置的条件下,有效地遏制了前池内的大回旋流动,消除了进水流道进口前的吸气旋涡.

关键词：刘山泵站进水流态整体模型试验南水北调工程

穿堤涵洞设计对闸站结合式泵站进水流态的影响

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中国农村水利水电 2018年第3期 99-104页

作者：陈伟孙瀚王铁力陈立冬江苏省水利勘测设计研究院有限公司江苏扬州225127

结合泰兴市四桥闸站工程,通过对工程初始方案与改进方案的数值模拟,分析了两种方案进水池内的流态。数值模拟结果表明:在设计流量下,(1)初始方案穿堤涵洞与泵站进水池连接形成侧向进水时,进水池内产生漩涡等不良流态,影响水泵安全稳定... 详细信息

结合泰兴市四桥闸站工程,通过对工程初始方案与改进方案的数值模拟,分析了两种方案进水池内的流态。数值模拟结果表明:在设计流量下,(1)初始方案穿堤涵洞与泵站进水池连接形成侧向进水时,进水池内产生漩涡等不良流态,影响水泵安全稳定运行。(2)改进方案通过增加过渡段,改变了穿堤涵洞与进水池的连接方式,形成正向进水,进水池内无漩涡等不良流态,可以确保水泵安全稳定运行。

关键词：穿堤涵洞泵站进水流态数值模拟

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田山泵站前池进水流态数值模拟与验证

人民黄河 2015年第6期37卷 106-108页

作者：李君曹永梅黄金伟刘伟华北水利水电大学电力学院河南郑州450045 南水北调东线山东干线有限责任公司山东济南250013 济南市田山电灌管理处山东济南250400

为验证田山泵站前池工程改造对改善流态的效果,运用三维紊流模拟技术,建立了泵站前池进水流态的三维湍流数学模型,对改造前后泵站前池水流流态进行了模拟,用现场实测结果对数值模拟结果进行了验证。结果表明:数值模拟流速值与现场测试... 详细信息

为验证田山泵站前池工程改造对改善流态的效果,运用三维紊流模拟技术,建立了泵站前池进水流态的三维湍流数学模型,对改造前后泵站前池水流流态进行了模拟,用现场实测结果对数值模拟结果进行了验证。结果表明:数值模拟流速值与现场测试值存在一定的差异,但是数值模拟的流速分布与现场测试的流速分布基本一致,能较好地模拟泵站前池水流流态,为泵站安全运行管理提供参考;在前池增设稳流、整流设施后,前池流态得到明显改善。

关键词：泵站前池进水流态数值模拟田山泵站

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改善城市排水泵站进水流态的试验研究

中国农村水利水电 2019年第1期 176-179页

作者：罗海军张睿徐辉河海大学水利水电学院江苏南京210098 河海大学农业工程学院江苏南京210098

采用物理模型试验方法对某城市排水泵站进水系统水力流动特性开展试验研究,发现闸门井主流偏斜使得进水箱涵两侧配水不均,进而导致前池、进水池进流不均,存在漩涡、回流等不良流态。为改善泵站进水系统水流流态,通过在闸门井内设置导流... 详细信息

采用物理模型试验方法对某城市排水泵站进水系统水力流动特性开展试验研究,发现闸门井主流偏斜使得进水箱涵两侧配水不均,进而导致前池、进水池进流不均,存在漩涡、回流等不良流态。为改善泵站进水系统水流流态,通过在闸门井内设置导流墩、在前池内设置导流墩、横梁以及消涡板构成的组合式整流措施,并对其开展物理模型试验研究。结果表明,闸门井内设置导流墩有效提高了进水箱涵配水均匀性,前池进流在受到导流墩、横梁以及消涡板的综合整流作用下,显著改善了前池和进水池的水流流态,尤其是进水池内水流在平面上分布较均匀,在立面上呈底部大、表层小的分布规律,有利于水泵抽水并可防止表面涡形成,有助于保障水泵机组的安全稳定运行。

关键词：城市排水泵站前池进水流态整流措施模型试验

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白屈港泵站进水流态分析及改善措施研究

白屈港泵站进水流态分析及改善措施研究

作者：黄泽扬州大学

学位级别：硕士

前池作为引渠与进水流道（进水池）的衔接段,其作用是调整从引渠流入的水流,将水流平顺均匀地输送给进水流道,为水泵提高较好的吸水条件。当前池设计不合理时,池内会存在大尺度的恶性回流区,给进水流道提供较差的来流条件。江阴市白屈... 详细信息

前池作为引渠与进水流道（进水池）的衔接段,其作用是调整从引渠流入的水流,将水流平顺均匀地输送给进水流道,为水泵提高较好的吸水条件。当前池设计不合理时,池内会存在大尺度的恶性回流区,给进水流道提供较差的来流条件。江阴市白屈港泵站为闸站结合式双向流道泵站,当泵站运行时,靠近节制闸处存在大面积的回流区,严重影响机组的效率。本文通过三维数值数值模拟方法,开展了江阴市白屈港泵站进水流态及其改善措施研究,研究成果对于提高泵站稳定性有重要意义。（1）研究了无整流措施时白屈港泵站设计运行水位和最高运行水位下的进水流态。研究表明,前池隔墩附近存在大尺度的回流区,该回流从面层发展到底层,严重影响前池出口断面的流态,进水流道的进水条件较差。进水流道顶层存在大面积的附顶涡,导致水泵进口条件恶劣。（2）基于正交试验法,模拟了流态改善措施——开孔导流墩的几何参数对泵站前池流态的影响。研究表明,开孔导流墩可明显消除隔墩附近的大尺度回流区,提高池内流速均匀度。（3）研究分析了设计运行水位下组合导流墩措施对泵站进水流态的改善效果。通过延长进水流道之间的直隔墩,缩小了流道表层存在的附顶涡,并平顺流入进水流道的流态;通过进水流道加设中隔墩,破坏了进水流道进水侧存在的表层旋涡以及死水区存在的回流区;通过进水流道进口前加设弧形导流墩,并将流道间的直隔墩优化为弧形导流墩,可因势利导地平顺了池内水流,消除了直隔墩附近及流道顶层的旋涡,提高流速分布均匀度。上述组合式导流墩的设置改善了泵站进水流道内的流态,消除流道内漩涡等不良流态,提高了流道进水流速分布均匀性。（4）研究分析了最高运行水位下“开孔导流墩+组合式导流墩”联合措施对泵站前池及进水流道流态的影响。研究表明,在增设联合措施后,泵站前池出口侧及进水流道内的不良流态基本消失,水流平顺。前池出口断面流速均匀度相比原方案最大提高了 37.20%,速度加权平均角最大提高了 12.04°。进水流道出口前断面流速均匀度最大提高了 35.61%,速度加权平均角提高了1.53°。

关键词：泵站进水流态整流措施数值模拟正交试验

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南京市七桥瓮泵站进水流态改善CFD研究

南京市七桥瓮泵站进水流态改善CFD研究

作者：汤雷扬州大学

学位级别：硕士

进水池是连接城市引补水泵站前池与水泵之间的重要构筑物,如果泵站进水流态紊乱会严重影响水泵进水条件,降低水泵效率。由于不同开机工况导致泵站进水流态复杂,影响水泵运行安全。因此,在进水池内增设整流措施来改善泵站进水流态显得十... 详细信息

进水池是连接城市引补水泵站前池与水泵之间的重要构筑物,如果泵站进水流态紊乱会严重影响水泵进水条件,降低水泵效率。由于不同开机工况导致泵站进水流态复杂,影响水泵运行安全。因此,在进水池内增设整流措施来改善泵站进水流态显得十分必要。本文以南京市七桥瓮引补水泵站为工程实际背景,基于CFD数值模拟的方法,分析了泵站不同开机工况下进水流态,重点研究了立柱、格栅和导水锥等整流措施对泵站进水流态改善的影响。(1)运用大型商用软件ANSYS,对七桥瓮泵站整体进行数值模拟。通过网格无关性分析,确定泵站进水部分网格总数为120万数量级。通过不同紊流模型比选,确定紊流模型为标准k-ε模型,预测了泵站水力性能,并与现场实测性能进行比较。无整流措施时,1号和2号机组运行(运行工况Ⅰ),泵站进水前部水流受到墙面阻力的作用,在靠近进水管处存在两个对称且旋转方向相反的回流区,进水流态分布不均匀且十分紊乱,靠近隔墩处流线存在较大偏转。3号机组单独运行(运行工况Ⅱ),泵站进水前部靠近进水管处的回流区虽然明显减小,但进水流态更加紊乱,流线弯曲程度较大,池内脱流现象严重,靠近隔墩处的流线十分不均匀,水流偏斜严重。(2)基于CFD数值模拟,研究立柱和常规格栅对进水流态改善及水力性能的影响。计算结果表明:1)立柱离进水池后壁距离。运行工况Ⅰ时,距离过近时(0.4L0),水流受到立柱扰动后来不及重新分布,纵剖面Ⅰ底层、中层和面层各部分流速波动较大,同一断面不同位置流速差距较大;距离较远时(0.8L0),纵剖面Ⅰ左上角的低速区有变小趋势,整流效果较好,纵剖面Ⅰ底层、中层和面层各部分流速分布较无整流措施更加均匀,有效降低了隔墩边壁处流速,整流效果较好。运行工况Ⅱ时,距离过近时(0.4L0),立柱不仅未起到整流作用,反而恶化了泵体周围流态;距离较远时(0.8L0),水流经立柱后重新分布,进水池内偏流减少,整流效果最好。2)立柱宽度。运行工况Ⅰ时,当宽度为0.125D0时,立柱间距变大,流速分布与未整流措施时基本相同。当宽度增加至0.25D0,水流经过立柱后重新分布,且立柱布置距离较远时(0.8L0),使得水流有较大空间进行能量交换和流速调整,水流流线平顺。但宽度过大为0.4D0时,间距变小,使得水流过流面积减少,立柱后的流态紊乱,反而进一步恶化进水池内流态。运行工况Ⅱ时,泵站进水流态变化趋势与运行工况Ⅰ时基本一致。3)立柱数量。运行工况Ⅰ时,当立柱数量N=2时,使得立柱间间隔变大,导致立柱附近产生漩涡,水流流线弯曲程度较大,立柱起不到整流作用。随着立柱数量增加为N=6时,间隔变小,水流经过立柱后流线均匀分布,可有效降低纵剖面Ⅰ两侧流速,减小断面上的速度差。立柱数量为N=6的进水池内流速分布均匀度整体提高明显。4)格栅整流措施。增加格栅后与无整流措施相比,进水池内底层横断面Ⅰ上流速分布较为均匀,但随着水深高度的增加,流线逐渐紊乱,流速分布不对称,进水池内流态改善不明显,增设格栅后纵剖面Ⅰ轴向流速均匀度有所提高。(3)通过CFD,研究三角形导水锥高度和导水锥底径以及1/4椭圆型导水锥对机组水力性能的影响。计算结果表明:1)三角形导水锥高度。运行工况Ⅰ下,对于1号和2号机组,导水锥高度较小为0.35D0时对喇叭管下方流态改善不明显,随着导水锥高度的增加至0.5D0后,喇叭管两侧水体整体上呈对称分布。运行工况Ⅱ下,对于3号机组,设置导水锥后喇叭管下方水流流态变化趋势与1号和2号机组基本一致。2)三角形导水锥底径。运行工况Ⅰ下,对于1号和2机组,导水锥底径较小为0.4D0时对喇叭管下方流态改善不明显。当导水锥底径为0.6D0,可有效填补喇叭管下方流态紊乱区域,引导喇叭管左下方水流进入喇叭管内,两侧水流呈现对称分布趋势。运行工况Ⅱ下,对于3号机组,当三角形导水锥底径为0.6D0时流态改善效果最好。3)1/4椭圆型导水锥。在相同高度及底径条件下,两种运行工况时,1/4椭圆型导水锥和三角形导水锥改善喇叭管下方流态能力相差不大,且1/4椭圆型导水锥也能够提高喇叭管内流速分布均匀度,但提升幅度比三角形导水锥略低。(4)本文主要研究了不同整流措施改善泵站进水流态,在进水池内增设立柱以及在喇叭管下方设置导水锥可有效改善进水流态。推荐立柱布置在离进水池后壁距0.8L0,宽度为0.25D0,数量为6,且在喇叭管下方设置三角形导水锥高度为0.5D0,底径为0.6D0时为推优方案,满足工程实际需求。

关键词：泵站进水池 CFD 整流措施进水流态

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铜城闸进水流态优化研究

铜城闸进水流态优化研究

作者：于佳敏扬州大学

学位级别：硕士

水闸是一种沿河流或沟渠而建的低水头水工建筑物,在防洪、通航、灌溉、排涝中发挥着重要作用。弯道岔河作为自然河道和人造河道的重要组成部分,其水动力特性十分复杂,不仅对河道内流场稳定性产生影响,而且易于造成周围建筑物的安全隐患... 详细信息

水闸是一种沿河流或沟渠而建的低水头水工建筑物,在防洪、通航、灌溉、排涝中发挥着重要作用。弯道岔河作为自然河道和人造河道的重要组成部分,其水动力特性十分复杂,不仅对河道内流场稳定性产生影响,而且易于造成周围建筑物的安全隐患。因此,对弯道岔河中水闸的水力特性进行研究,在理论上和实践上都有一定的指导意义。铜城闸的上游连接段位于三岔河口处,闸宽100m,是有11个闸孔的大Ⅱ型水闸。本文以铜城闸工程为研究对象,运用NX11.0建模软件和Fluent计算软件对铜城闸闸前进水流态进行数值模拟。数值模拟计算结果表明:当上游处于分流工况时,因为分流和拖拽作用,导致闸前进流出现大角度偏流,大量水流壅积在闸的右侧且闸前有大范围的低速区,使得闸前水流紊乱,同时分流冲刷三汊河凹岸,在凸岸出现螺旋状环流,对整个工程的安全性和稳定性造成很大问题。当上游处于汇流工况时,进流比较平顺,流态较理想。为改善分流工况时闸前不良流态,在原方案的基础上通过改变翼墙布置形式、在闸前设置优化措施、在弯道岔流处设置优化措施这三种方法来改善闸前水流流态。通过对比研究分析发现:第一,适当改变水闸右侧翼墙的布置形式,可以减小因闸前偏流而带来的闸右侧水流进流死角和进闸流速矢量与闸墩方向之间的夹角过大的影响;第二,在闸前设置底坎可以提高闸孔进口断面的流速均匀度,整体优化效果和改变翼墙布置形式相差不大;第三,在弯道处设置抛石,此方案不仅可以减小分流的拖拽作用并减弱闸前大角度偏流;同时还可以减小因为分流而产生的螺旋状环流,减轻三汊河凹岸的冲刷现象,从而保护整体工程。通过综合评价指标,发现在弯道处设置长70m、宽1.5m、高度2.0m、与翼墙外延交接线的角度为100°的抛石时,相较其他方案,此方案整流效果最佳,可以为水闸提供良好的进水流态。在数值模拟计算的基础上,运用比尺1:60的整体正态水工模型,通过铜城闸进水流态的物理模型试验,并结合数值模拟的典型方案,得出了进水流态的实测数据与数值模拟结果比较一致的结论,同时物理模型试验也表明在弯道处设置抛石可以有效地改善闸前进水流态。本文的研究成果可以为铜城闸工程提供一定的建议和改善措施,同时为铜城闸提供良好的进水条件,从而改善闸前紊乱的流态,保障闸的安全,提高整个工程的运行安全性和稳定性,具有推广运用价值。

关键词：铜城闸弯道岔河进水流态数值模拟模型试验

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施桥闸站进水流态数值模拟研究

江苏水利 2023年第7期 40-45页

作者：朱宸钰于鑫王睿智扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225009 河海大学港口海岸与近海工程学院江苏南京210098 扬州市勘测设计研究院有限公司江苏扬州225007

采用RANS方法,基于湍流模型开展了施桥闸站进水流态的数值模拟研究,观察了泵站进水流态及各断面流态,分析进水池泵前纵剖面轴向速度分布均匀度、速度加权平均角。计算结果表明:沉螺池内形成2个大尺度低流速回流区,前池进口附近处存在低... 详细信息

采用RANS方法,基于湍流模型开展了施桥闸站进水流态的数值模拟研究,观察了泵站进水流态及各断面流态,分析进水池泵前纵剖面轴向速度分布均匀度、速度加权平均角。计算结果表明:沉螺池内形成2个大尺度低流速回流区,前池进口附近处存在低流速回旋区,出口附近流态较好,进水池中层及底层流态平顺,进水池轴向流速分布基本均匀对称,研究成果可为同类泵站设计提供参考。

关键词：泵站进水流态数值模拟

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大型泵站前池扩散角对进水流态的影响

扬州大学学报（自然科学版） 2024年第4期27卷 37-46页

作者：施伟吕复生于贤磊王希晨张苗陆伟刚徐磊扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225009 南水北调东线江苏水源有限责任公司南京210029

为研究前池扩散角对大型低扬程泵站进水流态的影响,依托某大型低扬程泵站基本设计参数,基于Navier-Stokes方程和RNGk-ε湍流模型对不同前池扩散角和不同开机组合工况下的泵站进水流态进行三维湍流流动数值模拟,分析不同前池扩散角下的... 详细信息

为研究前池扩散角对大型低扬程泵站进水流态的影响,依托某大型低扬程泵站基本设计参数,基于Navier-Stokes方程和RNGk-ε湍流模型对不同前池扩散角和不同开机组合工况下的泵站进水流态进行三维湍流流动数值模拟,分析不同前池扩散角下的进水流态、流速分布均匀度和横向流速的变化情况,并通过物理模型试验进行验证。结果表明:大型泵站机组不对称运行时,前池内存在漩涡区,进水流道进口前存在较大的横向流速;随着前池扩散角减小,机组不对称运行时,前池内漩涡区范围减小,水流偏流情况改善,前池内流态逐渐变好,进水流道进口前横向流速大幅减小,流道进口处流速分布均匀度提高,进水流道的进水条件改善;不同前池扩散角下的进水流态数值模拟结果与模型试验结果一致。研究成果对大型低扬程泵站的前池设计有一定的参考价值。

关键词：泵站前池扩散角进水流态数值模拟模型试验