虹吸式出水流道内流数值计算与水力设计优化

采用有限容积法、非结构化网格和SIMPERC算法,数值模拟了虹吸式出水流道内部三维流动,数值计算的有效性和可靠性得到了物理模型试验结果的验证.通过计算流道关键断面的速度分布均匀度和流道的水力损失,定量评价虹吸式出水流道水力设计的优劣,实现了虹吸式出水流道水力性能预测,依此开展水力设计优化,可节省大量的试验经费和时间.     

大型泵站虹吸式出水流道三维紊流数值计算

利用RNGκε湍流模型,闭合定常不可压雷诺时均NS方程,采用有限体积法和非结构化网格,数值模拟了设计工况下某大型泵站虹吸式出水流道的内部三维流动,并分析了流道内部流态,对驼峰断面和出口断面的速度分布特性进行了定量计算.结果表明:流道的水力损失和阻力系数分别为0.204m和3.188×10-3,驼峰断面和出口断面的速度分布均匀度分别为73.9%和65.4%,实现了流道水力特性的预测,为虹吸式出水流道水力设计优化和模型试验研究提供了参考依据.     

基于CFD流动分析的泵站肘形进水流道水力特性研究

肘形进水流道是在大型泵站中最常用的流道形式,它与喇叭管进水流道相比具有水力损失小和宽度较小的优点．本文基于质量加权平均的流速均匀度优化目标函数和重整化群湍流模型,应用SIMPLEC算法,计算了泵站肘形进水流道内定常流动．基于FLUENT软件的CFD（computatical fluid dynamics）流动计算,获得了肘形进水流道内部三维流动规律：其内部水流为逐步收缩的运动,分为水平收缩段、肘形弯管段和垂直调整段3个阶段．通过分析肘形流道各个断面的轴向流速分布,提出了新的叶轮名义高度的取值范围,并给出了流道主要控制参数的取值范围．计算流场与实验结果进行了比较,两者较为吻合,这表明采用计算模型和方法是可靠的．提出了新的优化设计思路,即先按照控制主要参数尺寸进行流道轮廓线进行设计,然后设计进水流道的各过渡断面,按照各断面平均流速光滑变化进行控制,最后通过CFD技术进行流场细节分析和水力优化．这将大大减少水力优化设计的工作量和难度．     

泵站箱涵式出水流道三维湍流数值模拟

采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RAN S)和标准k-ε湍流模型,运用SIMPLEC算法,数值模拟了箱涵式出水流道5种不同喇叭管悬空高度流道内流场,预测了旋涡发生位置和形态,分析了流道纵、横向剖面、喇叭口及出水柱状面上速度分布规律.数值计算得到各方案的流道摩阻系数,并与试验结果进行比较,提出了箱涵式出水流道优化设计方法.     

泵站前池和开敞式进水流道的数值优化

基于RNG k-ε紊流模型,雷诺时均N-S方程,运用流体计算CFD软件对某泵站前池和开敞式进水流道进行三维流动数值模拟以及水力性能的优化设计。采用先局部后整体的优化方法,先对进水流道的底部坡度进行优化,再通过不断改变前池进水流道的总宽度,对泵站进水结构进行整体的优化设计。以进水结构出口断面速度均匀度和水力损失为目标函数,针对设计流量工况点做数值模拟。结果得出,优化后进水结构的水力损失由0.003 5 m降低到0.001 5 m,进水结构出口流速均匀度由38.62%提高到74.94%。优化后进水结构无漩涡产生,流态均匀,进水结构经优化后水力损失较小,说明数值模拟参与到前池和进水流道的优化缩短了试验周期,节约了成本,可以准确、可靠地指导工程应用,为同类泵站的设计和安全运行提供参考。     

泵站箱涵式出水流道三维湍流数值分析

采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程（RANS）和基于壁面律的RNG k-ε湍流模型,运用SIM-PLEC算法,模拟了导叶后扩散段喇叭口至流道顶板7种不同高度hp时箱涵式出水流道的三维流场,预测了旋涡的发生位置和形态,分析各方案的流道水力损失规律．结果表明：当hp／D1〈0．2时（D1为喇叭口直径）,喇叭口为环向出水,再增大则渐变为单向;环向出水时,后壁区居中处,有一旋涡存在而单向出水,则为对称旋涡．相同流量下,扩散段喇叭口至顶板距离越小,则水力损失越大,当hp〈D1〈0.20时,水力损失随hp／D1减小而急剧增加。     

泵站簸箕型进水流道水力特性试验及数值模拟

对一经优化设计的泵站簸箕型进水流道制作了水力模型,测试其水力损失;采用雷诺平均纳维斯托克斯方程(RAN S)和标准k-ε湍流模型,运用S IM PLEC算法,对流道内部流场进行了三维湍流数值模拟,揭示了流道内水流的流态和特征断面的速度分布规律.试验和数值分析结果表明,所设计的簸箕型进水流道内无漩涡,流态良好,水力损失小,水泵进口速度分布均匀,加权平均入流角接近90.°     

虹吸式出水流道水力特性分析与试验验证

为了研究虹吸式出水流道水力特性,基于某立式轴流泵装置,采用数值模拟与模型试验相结合的方法,首先根据泵装置布置形式和初步设计尺寸,开发了虹吸式出水流道参数化设计软件,极大地缩短了设计周期.然后对4种虹吸式出水流道方案进行了全流道数值计算,并根据计算结果对虹吸式出水流道进行定量分析.最后将数值模拟结果与模型试验结果进行了对比.数值模拟结果表明,受叶轮旋转影响,虹吸出水流道上升段存在偏流现象;改变驼峰段断面尺寸对上、下游流态影响显著;下降段极易产生脱流和漩涡,改善下降段的不良流态可以显著降低出水流道的水力损失.对3种虹吸出水流道评价指标进行比较,指出了用轴向流速分布均匀度来评判虹吸出水流道的不足.模型试验结果表明,数值模拟与模型试验的外特性结果吻合较好,验证了数值模拟的可靠性;设计的带有虹吸式出水流道的立式泵装置最高效率为78.85%.研究结果可以为同类泵装置设计提供参考.     

探讨双向泵站进水流道优化水力设计

当前,泵站的布置已经从以往的"一站四闸"模式变成了现在常用的出水流道型式和双向进型式,不仅使作业效率得到了提升,同时也节约了投资成本。在设计双向泵站的进水流道时,为了保证排、灌两种工况都有比较好的装置效率,就需要做好双向泵站的优化设计,提高水泵的设计性能。基于此,该文根据双向泵站进水流道的设计要求,对泵站进水流道水力的优化流程进行了分析探讨,并对优化结果进行了实验模拟,实验结果证明,文中所提出的优化措施使装置效率得到了显著改善,为类似泵站进水流道的水力优化提供了参考。     

虹吸式出水流道轴流泵装置全流道空化特性

为研究含虹吸式出水流道轴流泵装置的空化特性,基于ANSYS 16.0软件平台,对装置模型进行结构化网格划分,通过采用SSTk-ω湍流模型和Zwart空化模型封闭多相流控制方程,对含虹吸式出水流道的轴流泵装置进行全流道空化特性数值模拟,并将预测结果与试验进行对比.结果表明:在设计流量工况下,结构化网格的划分方案能够较好地满足湍流模型的网格要求;随着有效汽蚀余量的减小,数值计算与试验所得装置扬程曲线均呈先上升后下降的变化趋势,误差介于1.93%~2.91%之间;全流道空化特性中扬程上升现象与只有泵段空化时的扬程上升现象机理不同.     

钟形进水流道蜗形吸水室的设计方法

为了完善钟形进水流道蜗形吸水室的设计方法,分别采用Vu=const、Vur=const两种方法设计了南水北调东线工程某泵站钟形进水流道的蜗形吸水室,并基于Reynolds平均的Navier-Stokes方程和标准的k-ε紊流模型,用SIMPLEC算法数值模拟了两种吸水室的内部流场,在流场数值模拟的基础上对上述两种设计方法进行了对比研究.结果表明:上述两种不同的设计方法形成的蜗形吸水室速度场和出口速度均匀度差别较小,综合考虑设计繁简度,采用Vu=const的设计方法稍好一些.     

基于RNG模型的虹吸式出水流道三维紊流数值模拟

虹吸式出水流道是大型泵站广泛采用的一种出水流道型式,其几何形状复杂,流道内的流动分布大多不均匀,并有局部的涡旋、回流、脱流现象．为了深入了解其流动特性,采用RNGκ-ε紊流模型,对流道内流动进行三维紊流数值模拟．并通过模型试验验证了数值模拟结果的正确性．     

三泉水库溢洪道改造设计

结合三泉水库现状,针对三泉水库溢洪道改造提出多种设计方案进行比选分析,确定了推荐方案,并进行了详细的水力计算和稳定计算。     

关岭110kV天桥变常规站数字化改造设计

对110kV常规站改数字化变电站方案进行初步设计,从理论分析中使其改造并得以实现。     

旧路改造的设计与施工

介绍了县级公路改造的勘测设计,重点阐述了施工准备与实地调查以及特殊地段的施工方案。     

人行道与非机动车道共板断面在道路改造中的运用

通过太原市青年路改造工程的实例,分析了人行道与非机动车道共板(简称"人非共板")的适用条件,探讨了人行道与非机动车道共板改造方案的设计问题.     

浅谈房屋增层改造的设计与施工技术

我国是一个人口众多,土地资源相对短缺的国家,由于早期建成的建筑多在四层以下,且占地面积大,土地利用率低。因此,为提高建筑使用寿命,要对此类建筑实施层增改造。本文通过分析房屋增层改造的基本原则,针对其设计与施工技术进行探讨,并就当前技术发展中面临的问题提出几点改进建议。     

阿尔及利亚苏夫I期工程改造管线设计与施工技术探讨

苏夫项目1期工程城市现有PVC收集管网改造分布于ELOUED市内,总长为3664 m。由于大多段改造管线处于市区繁华位置,故合理的设计方案及施工技术显得尤为重要。笔者通过对ELOUED市政府门前改造管线段设计经验及施工技术方案的介绍,得出在设计施工总承包日趋盛行的国际工程中,应充分调动设计的主观能动性,重视与加强设计工作的主导地位。     

浅谈水泥混凝土路面加铺沥青改造设计技术

随着我国经济社会的不断发展,人民生活水平的不断提高,道路交通量也不断增大,很多早期修建的水泥混凝土路面已经无法满足人们对道路的要求,通过在水泥混凝土路面上加铺沥青可以很好的解决这个问题.本文介绍水泥混凝土路面加铺沥青改造技术.     

涵道共轴双旋翼前飞气动特性与试验优选设计

采用Fluent软件对涵道共轴双旋翼的前飞气动特性进行数值模拟研究,分别得出涵道双旋翼的升力、阻力和俯仰力矩随涵道前倾角、上下旋翼相对间距和来流速度的变化曲线. 针对影响涵道共轴双旋翼升力的3个主要因素及其常用取值范围,采用正交试验法,以涵道前倾角α、上下旋翼间距H和来流速度v为试验因素,总升力F_L为试验指标,设计25组试验,利用极差分析法对试验结果进行计算. 结果表明:上述因素在取值范围内的变化对涵道共轴双旋翼总升力的影响程度的主次顺序为:上下旋翼间距,涵道前倾角,来流速度. 最后,根据试验结果选定最优方案.