双泵共用进水池三维紊流数值模拟和试验研究

采用三维不可压粘性流Navier-Stokes方程和非结构化网格,数值模拟了双泵共用进水池的流场,分析了前池底坡和机组不对称运行对水泵进水条件的不利影响,计算了水泵吸水管内的涡角,并利用模型试验结果,验证了数值计算的可靠性和有效性。研究结果表明,数值计算可为理论分析和模型试验研究提供重要的参考依据;双泵共用进水池对后面水泵的进水条件不利,在进水设计中应引起重视。     

1000MW电厂循环水流道进水池三维

电厂进水池的流态直接影响到水泵的工作状况、气蚀性能和安全运行保证率,因此在进水流池体型研究与水力设计中都特别关注这一问题。针对大型1000MW电厂进水池工程实际,应用κ～ε紊流模型对进水水池及喇叭口附近流场进行三维水流数值模拟计算, 分析研究了吸水池及喇叭口附近的流速、压强及涡漩分布,同时也对进水池数值模拟的计算参数及网格处理进行了分析讨论。数值模拟结果分析表明,计算结果与物理模型试验数据基本一致。为了消除水泵喇叭口附近的表面漩涡和水下漩涡,作者提出了保证水泵正常运行的进水池设计控制尺寸。     

水泵站开敞进水池三维紊流数值模拟

针对典型的水泵开敞式进水池，应用紊流模型对进水池及水泵吸水管内的流动进行三维数值计算，计算结果与实验流态、实测数据一致。水泵进口流速呈不对称分布，表面漩涡和水下漩涡均有可能存在，必须采取适当的消、防涡措施保证水泵正常运行。同时揭示了进水池内流动规律，提出进水池设计的控制尺寸。     

开敞式进水池三维紊流流动模拟及水力优化计算目标函数

采用数值计算的方法研究进水池的水力优化设计，可以排除由于试验条件，试验方法等不同而产生的影响，从理论上对其进行比较系统的研究。诮直接求解三维雷诺平均Ｎ－Ｓ方程和标准ｋ－ε紊流模型方程程的方法，计算进水池内的流场；根据轴流泵转轮的设计条件，引入流速均匀度和水流入泵平均角度两个目标函数，从而为开敞式进水池及水泵喇叭管的水力优化计算准备必要的条件。     

开敞式进水池优化水力设计

应用文献[10]阶绍的进水池流场数值计算的方法及水力优化目标函数，对开敞式进水池进行了优化水力计算，得出了正向进水的进水池的最优水力设计准则。     

侧向泵站进水前池流态数值计算与优化

为了优化侧向泵站进水前池流态，消除不良流态对水泵吸水的影响，采用数值计算对某泵站进水池流态进行了分析，在此基础上提出了在进水池进口处布置不同尺寸导流栅的整流方案，分析了整流后的进水池流态。通过结果可知，布置导流栅后达到了相应的整流效果，能让流束通过导流栅格栅较为平顺流入进水池内，改善1～4号进水池内的偏流现象，给水泵创造良好的吸水条件。综合比较各方案计算结果知“3+2”型组合布置形式可使得5个进水池流速不均匀系数趋于稳定，并且与原方案相比流速不均匀系数均有所降低，整流效果明显。     

灰埠泵站前池和进水池流态的数值

泵站前池和进水池内的流动状况对水泵进口流态及机组的运行状况有很大的影响。利用标准紊流模型对灰埠泵站在设计流量下运行时，前池和进水池内的流动进行了三维数值模拟分析。结果表明，计算区域内整体流动对称。在前池末端和进水池入口的两侧有一对旋涡，但旋涡强度不大，对水泵进口流态影响较小。速度矢量和压力分布显示，中间4台大机组喇叭管入口附近存在不同程度的小漩涡，流动有一定不对称性，而两侧小机组喇叭管入口流速在周向上基本分布均匀。总体来说，各机组进水条件较好，但两侧小机组进水条件较优。     

侧向进水泵站前池流动特性及调控措施分析

为解决江苏省扬州市施桥泵站侧向进水前池大范围回流的问题，以施桥翻水站进水建筑物为研究对象，基于雷诺时均N-S方程和RNG k-ε模型，采用CFD软件对侧向进水前池和进水池进行联合数值计算，分析了不同整流措施时前池和进水池的流动特性，提出了若干整流措施并定量分析了流态调控效果，结果表明：无整流措施时，侧向进水泵站2号和6号进水池流态较为紊乱，流线分布不均；通过3个方案整流措施分析，在前池增设底坎时进水池流线分布均匀，流速分布合理，且各水泵机组的进水池进口特征断面轴向流速分布均匀度平均提高了约30%，整流效果显著。研究成果可为类似泵站工程流态改善提供参考。     

进水池流态对泵进口流场的影响

中小型泵站通常运用进水池来为水泵提供进水条件。进水池中流态的好坏直接影响泵进口的流场，从而影响到水泵的系统性能。介绍了国内对进水池流场研究的进展情况，论述了其对泵进口流场的影响，探讨了对进水池流场研究的方法，分析了各种方法研究的利弊。     

穿堤涵洞设计对闸站结合式泵站进水流态的影响

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。     

水泵进水池模型试验新方法研究

针对我国目前水泵进水池模型试验相似准则不明确，忽视观测水泵进口流态和吸水管内涡流强度等缺陷，提出了水泵进水池模型试验研究的新方法。开敞式水泵进水池模型试验按弗劳德数相似准则模拟。不带泵进行试验，模型比尺的选取应保证一定的进水池宽度、水深和吸水管直径，从而提高试验结果的可靠性。模型试验应重点检查进水池中是否出现有害的水面涡和水下涡，控制水泵进口时均流速波动范围和吸水管内涡流强度的大小。     

水泵进口预旋及涡流强度测试新技术

设计不良的泵站进水建筑物 ,在不带泵运行的情况下 ,也会引起水泵进口水流预旋和吸水管内涡流 ,改变水泵的进水条件 ,恶化水泵的能量特性和汽蚀特性。提出了观测泵进口水流预旋和测量泵进口涡流强度的新技术。通过丝线流场显示技术 ,观察喇叭口进口水流的预旋 ;采用旋度计测定水泵吸水管内涡角的大小 ,可定性和定量地评判水泵进水设计 ,优化进水设计方案 ,确保水泵有良好的进水条件 ,提高水泵装置运行的安全性和可靠性。     

侧向进水泵站进水池流态改善措施研究

【目的】研究水泵进水池的流态对水泵进水条件的影响。【方法】结合南通地区某侧向进水泵站,利用CFD数值模拟了该泵站工程潜没式进水池的流态状况。【结果】在进水池内添加隔墩、立柱等整流措施,可以改善进水池的流态,为吸水管创造了良好的进水条件。【结论】研究成果为同类泵站工程进水池的改造提供一定的参考价值。     

水泵吸水池流场PIV分析

水泵吸水池内部的流场很复杂，特别是在吸入管的周围，分布着十分复杂的涡。随着流量的变化，这些涡的位置和强度也相应地变化，这也是吸水池影响水泵系统性能的直接原因。一旦吸水池内部结构确定，影响其流场的因素就是来流情况。本文使用PIV技术对不同来流情况下吸入管附近的流场进行测量，从而得到该吸水池对不同来流的适应性。     

立式循环泵进水流道的内部流场研究

进水流道设计是大型立式循环泵装置设计中的重要环节,为了解不同工况下叶轮对流道出口流场的影响,分别对考虑叶轮影响和不考虑叶轮影响下的进水流道内部流场进行计算和分析.研究发现不考虑叶轮影响下的进水流道内部流场特征几乎不受流量变化的影响,而考虑叶轮影响的进水流道情况则比较复杂.在小流量情况下,叶轮流场的进口回流效应会对进水流道出口流场产生显著影响.随着流量的降低,进水流道出口分析截面内的流速分布均匀度和流速加权吸人角两个指标逐渐降低,在0.4Q0流量时,截面外缘出现明显的圆周速度分量,其变化接近于涡核内的圆周速度曲线,并不断向叶轮上游流道扩展.     

导流锥型式对低扬程泵站水力性能的影响

为了研究导流锥型式对低扬程泵站水力性能的影响,以新开河口泵站的低扬程轴流泵装置为例,设计了直线锥、双曲线锥、抛物线锥、圆弧锥和椭圆锥等5种导流锥型式,并采用CFD方法对轴流泵装置进行了全流道三维流场计算.研究发现,导流锥对泵站水力性能影响较大.5种型式导流锥均可消除进水池内附底涡.当采用直线锥、双曲线锥、抛物线锥和圆弧锥时,进水池均出现了1个侧壁涡和2个表面涡.而加设椭圆锥以后,池内只存在1个侧壁涡和1个表面涡,与未加导流锥相比减少了旋涡数量.不同导流锥对水力损失影响较大,采用椭圆锥所计算的水力损失最小,而其他导流锥方案的水力损失大于无导流锥方案.对出口流场均匀性进行比较,综合考虑轴向速度分布均匀度和速度加权平均角度等2个指标,椭圆锥的整流效果最好.最后对水泵装置效率进行分析,发现采用椭圆锥可显著提高水泵装置效率.     

泵站双进水口进水池内三维湍流的数值计算

针对泵站双进水口进水池内三维湍流流场，给出了合理的边界条件，建立了泵站双进水口进水池内三维湍流场的数学模型。采用分块网格方法，构造了泵站双进水口进水池的贴体计算网格。采用有限体积法离散三维湍流控制方程，对双进水口进水池内三维湍流场进行了数值模拟。