基于SST k-ω湍流模型的泵站侧向进水流态改善研究

泵站侧向进水前池中易形成不良流态,为了改善不良流态,以Fluent为平台,采用SSTk-ω湍流模型,研究了某侧向进水排涝泵站的进水水力特性,通过定性与定量分析,得出了最佳的导流墩布置方案,有效地改善了该泵站前池的不良流态.分析结果表明,侧向进水前池中,由于水流侧向流入,进水前池各纵向断面的流态不是对称分布的,设置导流墩分配水流时,应根据工程实际情况适当调整;针对漩涡产生的位置设置导流墩,能有效地消除漩涡,改善进水流态.     

氧化沟导流墙体型研究分析

提出了一种新型的非等厚度导流墙。用数值模拟的方法研究了新体型导流墙氧化沟内的流速场,与常用等厚度半圆体型导流墙氧化沟内的流速场进行比较。研究结果表明,在同等边界条件下,新体型导流墙能够更好地改善氧化沟弯道水流流态,减小隔墙末端回流区域的大小,并能增加沟道内高流速区域所占的比例,同时也能提高水流流速大于0.3 m/s区域所占的比例。     

氧化沟导流墙偏心设置的探讨

氧化沟弯道处设置导流墙以改善水流流态,提高氧化沟的运行效果。目前导流墙一般采用偏心设置,偏心距由经验确定。根据导流墙下游流速分布的要求,运用水力学基本理论,导出了氧化沟导流墙偏心距的计算公式,并结合工程实际情况,对导流墙的设置进行了讨论。当氧化沟导流墙半径小于沟宽的一半时,导流墙偏心设置,导流墙偏心距一般在0.5 m左右;导流墙半径等于或大于沟宽的一半时,导流墙可以不偏心设置。     

大扩散角泵站前池整流措施的数值模拟

为改善正向泵站前池扩散角过大造成的不良流态,采用数值模拟方法分析泵站前池内加设导流墩与底坎后的整流效果.结果表明,合理设计的Y型导流墩和底坎联合整流措施不仅具有平面分流效果,而且可以阻碍立面漩涡发展、调整泵站行近断面流速.本研究成果应用于实际工程中改善了大扩散角泵站前池的进水流态,提高了泵站运行稳定性.     

仿生态鱼道出口衔接段管桩优化数值模拟

针对大藤峡水利枢纽建造生态景观湖+仿生态鱼道结合的新型鱼道中出口衔接段流速过大不能满足鱼类正常生殖洄游问题,在出口衔接段设置多种不同直径圆形、方形梅花桩型式的管桩结构,并采用MIKE3进行数值模拟。分析了四种管桩布置方案表、中、底层流速分布和每组管桩群后横断面的水力特性;结果表明布设管桩结构后衔接段水流流态平稳,布置直径为0.25m的圆形管桩和边长为0.25m的方形管桩的两种方案下水流流速满足目标鱼类上溯条件;方形管桩的流速更低、更适宜鱼类上溯。出口衔接段设置管桩结构可以有效的改善水流流态、降低流速,在管桩后低流速区休憩的上溯鱼群可为上游生态景观湖添色。     

大型流道系统水力学特性及体型优化研究

基于对流道紧凑布置、安全运行的需求,对某电厂超超临界机组流道系统的水力学特性及体型优化进行了研究.分析了流道的阻力及能耗特性,采用数值模拟与模型试验相结合的方法开展研究.水力计算表明滤网、拦污栅等过流部件的局部损失占流道总能耗的95%以上,正确选择十分重要.利用二维水流数学模型提出了包括曲线引水导墙、流线型支墩的紧凑短流道布置优化方案.通过物理模型验证表明,正常运行时进口流态平顺,各流道进流均匀.在边墙开设曲线孔道,利用压差为内侧流道补流;在引水过渡段设曲线导流潜堰抑制环流,均可提高内侧流道过流能力,改善进流均匀性,保证流道在非正常低水位运行的安全性.     

泵站机组非对称运行下的前池导流墩整流模拟

为改善某泵站在机组偏离前池中心线运行工况下前池进水的不良流态,提出并优化了3种导流墩设置方案,运用Fluent软件,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法对3种导流墩整流方式下的前池水流流态进行三维流体动力学模拟.结果表明:长短导流墩组合设置的方案3中回旋区对进水流态的影响最小,运行机组进水流道内流线基本顺直,进水条件明显改善.     

基于CFD技术的泵站进水池水力性能研究

为了改进泵站进水池设计,应用CFD技术对进水池内部流态和水力性能进行分析.首先基于重整化群湍流模型和SIMPLEC算法,数值模拟了泵站典型矩形进水池内的定常流动;然后基于流速均匀度优化目标函数,分析了进水池进水管内各个断面的轴向流速分布规律,并提出了叶轮名义高度的取值范围,即喇叭口直径的1.3～1.7倍.计算结果表明:矩形进水池内流态紊乱,水力性能差;增加导流墩和采用W形后壁后,进水池流态和水力性能能得到明显改善.     

平原水闸泵站枢纽布置与整流措施 研究

通过江苏、上海等地１０余座闸站合建工程的物理模型试验成果分析,总结出闸站合建枢纽的三种主要布置型式,即平面对称布置、平面不对称布置和立面分层布置。在各类整流措施中,闸站结合部加设导流墙和泵站前中设潜墩,可以有效地改善由于主流偏斜所诱发的回流、螺旋流等不良流态。     

圆形立柱对侧向进水泵站前池流态的影响及其整流机理

利用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)模拟软件研究单排圆形立柱对侧向进水泵站前池流态的改善情况,及其参数对回流区范围大小和进口断面行近流速均匀度的影响.计算结果表明,单排圆形立柱可使水流向前池两侧分流,缩小边坡回流区范围,使进口断面行近流速更均匀,有效改善水流流态.单排圆柱宜布置在距离进水池31.05D_0(D_0为吸水管直径)处,圆柱间距越大、数量越少,其阻水分流效果越不明显.     

复杂进流条件下泵站进水流态优化试验

为解决闸、站、桥结合式泵站复杂进流条件下前池易产生偏流的问题,以某闸站工程为研究对象,采用物理模型试验和数值模拟相结合的方法,分析不同优化措施下面层流场和进水流道断面的流速均匀度,确定最佳优化方案.研究表明：通过增加导流墩头、整流柱、镂空底坎等组合整流措施,可有效消除复杂工程布置下前池的偏流和进水池的漩涡,为类似工程提供借鉴和参考.     

某泵站全流道CFD仿真及流道改造研究

为了使进出水流态稳定,减少出水流道水力损失,使用三维模拟软件Fluent,采用RNG k-ε模型对某城市排涝泵站全流道进行数值模拟仿真;针对泵站前池水流流态不稳,影响进水流道水流状态,出水流道流态不稳且水力损失较大等问题,对前池尺寸以及出水流道形式进行优化,并对优化方案进行仿真。优化前、后方案的仿真结果表明,前池的水流流态得到改善,出水流道水流流态得到改善,水力损失减小。     

白鹤电厂泵房进水间导流板倾角优化数值模拟

基于Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型,采用非结构化网格和SIMPLEC算法对白鹤发电厂二期工程取水泵房进水间流道进行优化计算,并对进水间前导流板角度变化时流态变化进行比较计算,确定较优的导流角,增强泥浆泵的排沙效果.计算结果表明当前导流板角度为30o和后导流板角度为35o时有较好的流态,此时流道底板附近流速较大,并且整个流道内有较强烈的湍动流产生,大部分泥沙可以达到冲淤平衡.对多泥沙河流泵房取水间的设计、运行及维护有一定的参考价值.     

一种新型合流排水泵站水力模型试验研究

成都路合流排水泵站地处上海闹市地区，可供建站场地十分狭小，故采用了圆形进水池，水泵无流槽，用溢流墙将进水池隔为污水泵的和雨水泵的进水池，雨水泵出水池为圆筒塔式，污水泵出水池为扇形，整个结构形式新颖，在水力模型试验研究中，进行了有流槽方案和无流槽方案的对比试验，结果表明无流槽方案优于有流槽方案，此外还进行了水泵合理布置，亦即进水池直径的研究，溢流墙分隔面积（位置）、形状、高的研究，水流流态，水面互衔     

火(核)电站循环水泵房前池水力模型试验研究

根据浙江北仑电厂二期工程循环水泵房水力模型试验,分析电厂冷却水泵站前池中的不良流态及其解决方案,对泵站前人的水工布置、前池的扩散角及前池长度的设计提出了优选方案。利用该方案,不仅可较好地解决前池内流态紊乱、流速分布不均以及度坎后部次生流的产生等问题,同时可缩短前池长度、降低工程造价。     

泵站直边正向前池流态模拟与泥沙淤积预防措施

针对从高含沙河道取水的大型泵站直边正向前池泥沙淤积导致前池调节能力下降、泵站运行效率低下等问题,利用ICEM-CFD软件构建原型前池结构三维模型,采用FLUENT软件基于Standard k-ε湍流模型对前池流态进行模拟分析,并针对不良水流流态提出增设导流墩与压水板2种优化措施。结果表明,数值模拟结果与实际调查情况相一致,前池水流流态紊乱,泥沙淤积较严重,八字形导流墩可在一定程度上削减主回流区范围,但对前池水流仅起到分配作用,流场分布无明显改善;45°压水板能有效改善前池主流效应,两侧回流区明显减弱,在改善前池泥沙淤积问题的同时保证了水泵有利的进水条件。     

给、排水泵站进水流态紊乱的危害与对策

在一些大型给、排水沉井泵站的运行中,因前池尺寸偏小,水流自引水管进入前池后,突然扩散,流态紊乱,形成独特的水流现象.本文根据模型试验成果,对进水流态进行了分析,求出前池扩散水流的水力参数,研究流态紊乱对水泵运行的危害,并探讨改善流态的对策和提高泵站效率的途径.     

微水头灯泡贯流式水轮机支撑及导叶联合设计

为了研究在1m左右的微水头的工况下,不同导流结构对灯泡贯流式水轮机内部流态及能量特性产生的影响,通过数值模拟方法,对无活动导叶的原方案进行优化,结合两种不同的支撑及两种不同宽度导叶下共六种不同方案的水轮机进行内部流场分析及性能研究.结果表明:水轮机增加导叶后,使水流在进入转轮前产生环量,但也增大了转轮前流道的水头损失;宽导叶导流后水流的切向速度及动量矩最大,但在圆周方向水流分布不均匀;窄导叶对水流的影响小于宽导叶;弯曲型支撑则将支撑和窄导叶结合起来,也结合了两者的优点,结构简单,转轮前水头损失较小,转轮进出口动量矩不是最大的,但水流对转轮的作用力矩最大,效率提高了5.8%,达82.7%,叶片表面压力变化梯度较小,空化性能良好.     

基于VOF模型的台阶式溢洪道的数值模拟

为了研究台阶式溢洪道在不同体型下的水流流态、流速分布和消能率等水力特性,采用RNG的湍流模型和VOF方法模拟台阶式溢洪道的水流流动,对不同体型的台阶式溢洪道进行了数值模拟计算。结果表明:模型1与模型2水流流态为跌落水流,对台阶的冲击和冲刷较大,模型4水流流态平稳,为滑行水流流态。4种模型消力池出池流速基本一致均较小,即消能效果较好,计算流速最大值小于15 m/s,45级台阶的消能率达最高。数值计算结果与物理模型试验相吻合,验证了该方法的可行性与实用性。     

浅谈水泵站进出水流道改造与技术设计

为深入认识与该泵站出水流道水力设计有关的水力学问题,本文采用三维紊流数值模拟的方法,对该泵站出水流道内的流态进行分析研究,并在此基础上应用簸箕形进水流道方案较好流道的三维优化水力设计方法。