堤后式排涝泵站事故停机闸门井涌波计算

建立了具有提排与自排结合功能的堤后式排涝泵站事故停机闸门井涌波计算的数学模型。以事故停机拍门断流过程，即压力水箱中的流量过程作为边界条件，从初始恒定状态开始，采用四阶龙格—库塔数值积分法求解闸门井涌波控制方程组，得到在事故停机条件下闸门井水位波动过程，从而可得到闸门井涌渡过程中的最高水位，为合理地确定闸门井启闭机室地面高程提供依据。     

泵站从长距离明流隧洞引水的水力过渡过程

泵站从长距离明流隧洞或明渠的中部引水是一种常见的工程布置形式，水力过渡过程计算通常涉及无压、有压输水系统耦合。以典型泵站工程为例，提出了无压、有压输水系统耦合的求解算法，给出了泵站事故断电、正常启动、停机的控制策略和水力特性。无压、有压输水系统可分别采用长、短时间步，假定一个长时间步内的连接处水位恒定，计算有压输水系统的水力瞬变过程，无压输水系统只考虑连接处流量影响。研究工程中的闸门井，不仅是截流元件，还应考虑其调压塔效用。研究成果可为类似工程的水力过渡过程计算提供参考。     

大型轴流泵站超驼峰运行过渡过程研究

基于刚性水锤和水泵全特性理论,建立数学模型并计算分析采用虹吸式出水流道的轴流泵过渡过程。启泵时,以最不利工况分析了出水闸门不同的开启时间对系统参数造成的影响;事故停机时,确定了极限超驼峰水位,并在此基础上,对闸门两阶段关闭过程进行了寻优。计算结果表明:为保证机组在启动过程中不发生超载,闸门的开启时间不应超过60 s;为确保泵站的安全运行,外江极限运行水位超过驼峰底部高程的值应小于1 m;在正常停机情况下,闸门10 s快关总行程的62.5%,90 s慢关余下的37.5%为最优关闭过程。     

基于MATLAB/Simulink的潜水贯流泵站起动过渡过程仿真分析

为了揭示泵站起动过渡过程中重要参数如转速、流量、扬程等随时间变化关系,从潜水贯流泵机组系统整体出发,运用电机学、刚体动力学、流体动力学及水力机械特性理论,建立了大型潜水贯流泵机组结合快速闸门起动过渡过程的数学模型,利用MATLAB/Simulink构建整个系统的仿真模型,并针对某大型潜水贯流泵站进行仿真计算,研究了不同快速闸门起升速度对泵机组稳定性的影响。结果表明,系统仿真模型正确可行,且适当提高快速闸门起升速度有利于泵机组的稳定与安全。     

蓄能式液控双速闸门启闭系统的研究

研究采用水力过渡过程理论、电液控制技术与蓄压器技术、研究了大型轴流泵站在“超驼峰运行”条件下水泵出口闸门的最优启闭程序,并研制了蓄能液控双速闸门及启闭系统,从而实现了在水泵启动和停机过程中水泵出口的闸门全自动双速开启与关闭,从而解决了大型轴流泵站的所谓“超驼峰运行”问题,为确保机组正常安全运行,提高泵站的经济效益发挥了重要的作用。     

梯级供水泵站停泵水力过渡过程分

阐述了梯级供水泵站停泵水力过渡过程的特点，结合工程实例，应用特征线法对两级泵站同时事故停泵或其中一级泵站事故停泵时可能出现的断流弥合水锤、下游泵站进水池抽空或漫顶的问题进行了计算分析，并提出了相应的控制措施。     

梯级泵站水道系统过渡过程计算分析

为了分析梯级泵站水道系统过渡过程，通过对比明渠非恒定流基本方程和管道瞬变流方程，建立了管、渠非恒定流联合计算的数学模型，并探讨了求解该方程组的特征线格式。在考虑输水系统中泵站事故停泵水锤的基础上，结合东深供水工程实例进行了计算分析，得出了各泵站的流量变化过程以及各出水道不同位置的水位变化过程、不同时刻的水面线。     

轴伸贯流泵站全过流系统启动三维过渡过程研究

为了分析轴伸贯流泵站全过流系统在含有附加拍门的出水流道闸门开启下机组外特性参数的变化规律和过流系统内部流场的演变过程,利用力矩平衡方程推导叶轮实时转速,基于铺层网格及动网格技术研究了含有附加拍门出水流道闸门的运动规律,对轴伸贯流泵全过流系统启动三维过渡过程进行了数值模拟。结果表明：计算结果与试验结果一致;在机组启动过程中,泵段扬程先增大,然后减小至额定扬程,2.25s时出现最大启动扬程6.38m;拍门前后压差最大值为2.61m,设有附加拍门的出水流道闸门可以有效降低启动过程中的最大启动扬程,提高水泵机组的安全系数。水泵的启动转速和流量变化对叶轮段压力分布梯度影响明显,当转速上升到最大值时,叶片承受最大水压力。在启动过程中闸门上的附加拍门起到了分流作用,避免因叶轮转速上升较快、闸门未充分开启而使出水流道水压力过大带来的系统不稳定性问题。     

事故停泵水锤对压力管道的影响

介绍了大战场泵站的基本情况，对该泵站由于事故停泵水锤造成压力管道破坏的现场进行了调查．基于水锤理论并运用水锤特征线法，建立了事故停泵水锤计算的数学模型，模拟了事故停泵水力过渡过程中的水泵参数及压力变化过程，绘制了该泵站事故停泵的最大、最小水头包络线．通过计算结果及对泵站压力管道破坏情况的分析，得出此次管道破裂是由于事故停泵产生过高水锤压力，沿管线多处出现负压，管道存在质量问题等原因造成．提出的解决方法是更换破坏的管道，同时在管道凸起（3^#镇墩）K0＋075处及（6^#镇墩）K0＋201处设进排气补气阀，防止事故停泵时管道产生过大的负压．     

超驼峰工况下轴流泵事故停泵特性分析

针对带虹吸式出水流道的轴流泵站在超驼峰工况下的事故停泵问题,基于瞬变流理论建立其数学模型,以金口泵站为例分析快速闸门关闭速度、快速闸门预关开度以及静扬程等对事故停泵的影响。研究表明:超驼峰工况下停泵,随着关闸时间的增加,水泵最大水锤压力,倒流流量及倒转转速都逐渐增加;预关闸门的程度越大,水锤最大压力越小,最大倒流流量和最大倒转转速值也越小;静扬程越大,则水锤最大压力越大,最大倒流流量和最大倒转转速值也越大;采用"预关闸门70%,闸门按照120 s线性关闭"的方案可有效防止金口泵站超驼峰停泵时的水锤破坏。     

现代化大型泵站与南水北调东线工程的设计与研究

我国正在进行大规模的水利现代化建设，南水北调东线工程的建设对大型泵站提出了更高的要求，为了规范大型泵站现代化建设和管理方向，为南水北调东线工程大型泵站规划、设计、建设、选型、管理和已建大型泵站的技术改造提供依据，文章初步探讨了现代化大型泵站的界定、内涵、指导思想、总体要求和建设与管理标准。     

超驼峰工况下轴流泵站事故停泵防护方案寻优

针对带虹吸式出水流道的轴流泵站超驼峰工况下事故停泵防护问题,基于瞬变流基本理论,以闸门总关闭时间、闸门快关行程和快关时间为决策变量,以最大倒转转速、最大倒流流量、最大水锤压力和最小水锤压力为评估目标,建立多目标水锤防护措施优化模型,并采用混沌-粒子群算法进行求解.研究表明,相对于标准粒子群算法,混沌粒子群算法粒子多样性强、寻优能力高、算法稳定性好,有效提升了两阶段关闸水锤防护效果;多次寻优结果表明两阶段关闸中,第一阶段关闸速度和关闸角度对倒转转速、倒流流量等指标影响较大,而关闸规律和闸门流量系数对最大水锤压力影响较大;当泵站最大超驼峰水位小于2 m时,采用“14 s快关行程66%,104 s慢关行程34%”的策略可以有效防护事故停泵水锤.     

多功能水泵控制阀在水厂的应用

为了解决水厂设计中水泵常见的水锤问题，克服传统的手动闸阀和止回阀诸多不利的缺点，减少故障几率，提高水厂的安全生产可靠性，在沾化水厂二级泵房管道上安装了JD745X型多功能水泵控制阀替换止回阀，原手动控制阀保留并作为检修阀使用。经过多年运行及数据分析，认为此水泵控制阀是一种兼水泵控制、止回、消除水锤三种功能于一体的控制阀门，在解决各种故障问题上，具有良好的运行效果，是水泵压水管阀门的更新换代产品，值得推广应用，具有较广的应用前景。     

沼蛤的生态水力学特性研究

我国南方地区的取水工程常受一种贝类--沼蛤的困扰,沼蛤在一些引水设施,如取水泵站、输水管道、电站冷凝系统、水厂集水井、沉淀池等水域大量繁殖、附着,堵塞过水通道,它们排出的粪便会对周围水体产生二次污染。同时沼蛤的生长,尤其是大量生长,会消耗水体中的溶解氧,使水质进一步恶化, 从而带来严重经济损失和环境危害。生态水力学的近年发展起来的新兴学科,属流体力学、生物学、生态学、环境科学与工程科学的交叉学科,主要研究水中生命体的扩散输移规律及其属力学范畴的控制技术。采用河流动力学的方法对沼蛤生态水力学特性进行研究,分别对沼蛤的几何形状特征、对温度、水深和水流改变的敏感性等方面进行研究。     

基于TVD格式数值模拟带调压室的水击过程

调调压室通常用来解决水电站的水击问题,准确数值模拟其过程十分重要。近年来计算流体力学热衷于用TVD格式数值模拟各种激波,水击波也属于一种激波。本文将水击方程与涌波方程联合计算,采用 Harten经典修正通量TVD差分格式,结合水击模型上游动边界以及初始条件,数值模拟带调压室的水电站压力管道的水击过程。通过对上游带调压室水击工程实例计算表明,本文方法能有效的模拟其水力过渡过程,比经典差分一阶Lax-Friedrichs格式和二阶MacCormark格式更能准确地捕捉水击波,计算精度显著提高,为水击计算提供新方法。     

基于CFD的泵安装位置对一体化泵站水力特性影响研究

【目的】探究一体化泵站不同水泵安装位置对其内部流动特性以及水力性能的影响。【方法】以2个左右对称安置的潜水轴流泵为研究对象,在流速为198 m^3/h条件下,基于CFD分析泵安装中心距L、2台泵间距S等关键位置参数对一体化泵站流动特性影响。【结果】由于集水池内水流不对称和泵吸水影响,泵I与泵II的水力效率、泵进口流速均匀度有一定差异,其中泵I水力效率较泵II高4%左右,泵I进口流速均匀度较泵II高1%~4%。一体化泵站2台泵中心距的改变对水泵水力效率影响较小,而对泵吸水均匀性影响较大。一体化泵站2台泵间距的改变对水泵的水力效率影响较大,而当泵间距达到一定值后对泵吸入均匀影响较小,但集水池内流态随之更加恶化。【结论】在该一体化泵站背景下,建议安装2台泵的一体化泵站中心距L推荐值0.4 R,泵间距S推荐值0.6 R。     

大型泵站科学管理对策

根据我国大型泵站的管理现状，分析了大型泵站在管理工作中所存在的问题，根据我国水资源的状况和市场经济的需要，从21世纪的国民经济可持续发展的高度出发，提出了大型泵站的科学管理对策，泵站必须以挖潜改造、持续发展的指导思想，建立统一的供排水管理体系和市场经济为导向的专业化管理体系。以产业化的管理模式来确立新的水费价格机制，同时泵站必须走综合发展的道路，可供我国从事大型泵站的有关计划、管理部门制定决策时参考。     

空气罐水锤防护的并联泵系统水力振动分析

针对常见的以空气罐为水锤防护装置的并联泵系统,建立了进、出水池间的传递矩阵,用迭代法对复变量方程进行了求解,得到了系统自振频率及其对应振型.以某长距离供水工程为例进行了水力振动计算,得到了14阶系统自振频率及其振型,其中第1,14阶自振频率分别为0.010 6,0.183 3 Hz,自振频率低,仅当扰动源为低频扰动时才可能发生水力共振;系统各阶衰减因子均为负值,表明系统是稳定的,不会出现自激振动;把实例泵系统第8管段的PVC-M管改为焊接钢管,对系统进行了水力振动计算.由于管材改变,水锤波速增大,空气罐空气容积增大,各阶自振频率都增大,波谷、波峰出现的位置不同,压力与流量振幅增大,表明水锤波速对系统自振频率及其振型影响很大,因此在水力振动分析时,对管材、水中含气量等影响水锤波速的因素要引起足够的重视.