底部形式对一体化泵站水力性能CFD 影响研究

为探究一体化泵站不同底部形式对水力性能的影响,选取2台潜水轴流泵为研究对象,在一定流量条件下,基于CFD软件,分析泵站底部分别采用圆弧、椭圆、斜坡形式时的内部流动特性。由于底部形式的改变,导致泵吸水受影响,其中泵Ⅰ水力效率、进口流速均匀度高于泵Ⅱ 4%左右,泵Ⅰ进口加权平均角高于泵Ⅱ 1%~3%。底部形式为圆弧时,流态分布无明显差异,但两泵效率偏差相对较大。当圆弧半径为2.0 R时,流速均匀度与加权平均角有所增高,流态相对较好;在椭圆弧式底部形式下,流速分布较好,水泵效率较高,推荐选取椭圆弧半径为0.2 R;在斜坡底部形式下,随斜坡角度增加,易引起漩涡,流态发生恶化等,建议选取底部斜坡角度为30°。     

小型泵站吸水井进水管位置数值模拟

为了探究二次供水泵站吸水井内流动不稳定问题,研究了吸水井进水管位置对吸水井及泵吸水管内流动特性影响.采用Ansys-CFX流体仿真软件,对包括吸水井、进水管和泵吸水管在内的水体域进行三维定常数值模拟,对具有相同供水规模但进水管位置布置不同的2个泵站进行计算.分析了水泵进水条件和进水流道水力损失,结合其内部各断面速度分布情况,提出将进水条件差的泵站进水管位置进行更改的方案,并对更改后的水泵进水条件、水力损失以及内部流动情况进行对比分析.结果表明,泵站A吸水井进水管正对泵吸水管,吸水管内存在旋涡和扰流,并且各断面的轴向流速均匀度较小,平均流速偏流角较大,内部流动不稳定,水泵进水条件较差.将该泵站进水管位置分别向相邻2个泵位偏移1.375 m之后,该泵吸水管流道水力损失由6.579 cm分别降为3.301和3.258 cm,各断面处的轴向流速均匀度提高,平均流速偏流角降低,水泵进水条件得到改善.因此,为了改善水泵进水条件的稳定性,在小型泵站设计时应避免吸水井进水管正对泵的吸水管.     

混流泵的节能方法(二)

三、进水池、进水管的安装进水池布置是否合理、进水管安装是否准确,直接影响到水流状态;影响到水泵吸水性能;水泵进、出水量,气蚀性能;影响到水泵效率。对于固定泵站来说,在选定泵     

基于标准k-ε紊流模型的泵站进水管路水力特性研究

【目的】针对黄河下游某提水灌溉泵站进水管路布设不合理引起的水泵进口水流流态恶化、水泵叶片断裂、水泵机组振动及超载运行等问题,对泵站进水管路进行技术改造。【方法】运用三维不可压缩流体的N-S方程和标准k-ε模型对改造前后的进水管路的水力特性进行了数值模拟,分析了5种流量下进水管路不同断面的流速分布和流线分布、出口(水泵进口)断面的流速分布均匀度、管路水力损失、管路涡量分布及涡量值。【结果】改造后的进水管路水力损失平均降低78.96%,最大正、负涡量值平均降低83%～84%;进水管路的水流流态和涡量分布趋于均匀,进水管路水流平稳,平均流速为1.57～1.93 m/s,满足规范要求;进水管路出口断面的流速分布均匀度平均提高4.48%,有效地改善了水泵进水条件。【结论】改造后的泵站进水管路水力特性得到改善,每台机组有功功率降低35 kW,节能效果明显,可为类似改造工程提供参考。     

竖向进水管布置对泵站进水流态的影响模拟

基于定常不可压缩强曲率流体的RNG k-ε紊流数值模型,通过建立以水力损失最小和基于质量加权流速均匀度最大为优化目标的评价函数,设定适当的边界条件,利用三维非结构化六面体网格单元进行网格划分,采用有限体积法对控制方程进行离散,应用CFD软件Fluent对泵站进水池和水泵进水管内部流场进行数值模拟计算.为了模拟水泵竖向进水管布置的控制参数对泵站前池和水泵进水管口流态的影响,参照现行的泵站设计规范,分别模拟了管道内径为D的竖向进水管在不同后壁距和不同悬空高度时的进水流态,并绘制了水泵进水管口流速均匀度和水力损失关系曲线.研究表明,对于安装有卧式离心泵的大型提水泵站,合理的进水管后壁距与悬空高度可以保证良好的进水流态,促使水泵进口流速分布均匀,有效地防止前池内的泥沙淤积,并能确保水泵高效稳定运行.根据模拟计算结果,提出了设计时可供参考的进水管后壁距取值范围为（0.4～0.8）D,悬空高度的取值范围为（0.6～0.8）D.     

立柱对大型泵站前池和进水池流态影响的数值分析

为了研究泵站工程前池内部流态对水泵机组的效率及水力稳定性的影响.以某大型泵站为研究对象,基于3种不同增设立柱方案对前池进行整流.研究结果表明:增设立柱对前池流态有较好的改善作用,并降低了吸水喇叭管进口及水泵进口处的涡量强度,有利于提高机组水力稳定性.在保证流动损失几乎不变的情况下,等间距单排方案、等间距双排方案与非等间距双排方案的流速分布均匀度分别提高了3.13%,3.91%和4.95%,平均偏流角分别减小了1.45%,2.11%和2.66%.非等间距双排方案计算的叶轮进口压力脉动强度较等间距单排方案显著降低,其脉动系数峰值由0.016减小为0.006.对比结果显示,非等间距双排方案在前池整流中有较大优势.因此在前池中增设非等间距双排立柱可使前池流速分布较为均匀.研究结果可为类似前池设置水力优化措施提供参考.     

装备封闭式吸水罐的泵站水力学特性

针对吉林省某高扬程调水泵站进行了CFD数值计算.在网格无关性检查的基础上,采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对单泵运行、2台泵和3台泵同时运行的不同工况进行计算.从水力损失、流线图、流速分布均匀度和速度加权平均角度等方面对比分析了这些工况的水力损失和内部流场的差异.研究结果表明,边机组在吸水罐内没有正对喇叭管的旋涡,对应的吸水管内流线较为光顺,未发生“S”型扭曲.对于单泵或多泵组合运行,边机组和边机组组合运行时的流速分布均匀度和速度加权平均角度最高,比中间机组和中间机组组合运行时的分别平均高1.8%,5.602°.因此,装备封闭式吸水罐的泵站,中间机组的流态较边机组恶劣,而边机组的流态反而较好.这一结论与常规开敞式泵站恰好相反.针对这类泵站,若需要单泵或者是2台泵运行时,建议优先考虑1台边机组或2台边机组组合的运行方式.     

基于PIV的泵站进水池模型速度场测量及结构优化

通过PIV模型试验对比分析了孟加拉达卡达舍尔甘地(Dasherkandi)泵站设计工况下有无护坡和消涡板各截面的流态,验证了挡水板下方加装护坡和潜水泵下方加装消涡板对流态的改善作用。用PIV试验对3台泵与2台泵运行时各截面的流态进行对比分析,以流速分布均匀度和速度加权平均角度为目标函数,得出2台泵运行时水泵的进水流态得到改善;但3台泵和2台泵运行工况在L形挡水板的下方都形成了小的旋涡,并且在泵吸水口下方流态分布都不对称。     

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。     

东深应急泵站的选型安装及运行管理

l泵站概况东深供水工程是向深、港两地供应淡水的大型引水工程。第一级抽水站二期泵站安装二台全调节轴流泵,水泵最低运行水位为1．sin高程。三期泵站安装六台全调节轴流泵,水泵最低运行水位为1．Zm高程。近年来由于东江大量采砂,河床急降,在1995年10月～1996年4月间,东江大部分时间水位在1．Zm高程以下,使二、三期机组不能正常开机运行,为解决这一问题,我们在二期泵站进水渠内安装10台井筒式潜水轴流泵,总装机容量1850（w将东江二期泵站进水池水位提高到2．38m高程,使H期泵站的水泵有足够的淹没深度并能正常运行。2泵型选择、…     

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。     

双向流道立轴潜水泵系统流动特性研究

为探索将潜水电泵和双向流道泵装置结合在一起的双向流道潜水电泵系统,通过CFX软件对该系统进行全流道数值模拟,获得了系统内的流动特性,并预测了泵装置的水力性能。对进水流道内加设不同导流措施的水流特性进行了分析,结果表明,加设椭圆线导流锥的进水流道出口流速分布均匀度效果最好,能够防止有害旋涡,保证水泵运行的进水条件。应用特别设计的、单边18°的大扩散角出水室,有效地抑制了脱流和水力损失,确保水泵系统整体效率水平。在高精度水力机械试验台进行了模型试验。试验结果表明,泵装置扬程为3.11 m,流量为256 L/s,泵装置效率达到71.9%,正、反向分别高于可逆式双向潜水泵装置7和13个百分点。说明双向流道配立轴潜水泵装置具有良好的工程应用价值。模型试验结果和性能预测结果在高效区范围内吻合,数值计算得到较好的验证。     

慎江泵站特低扬程大流量竖井贯流泵装置外特性试验研究

【目的】检验特低扬程大流量泵站中竖井贯流泵装置的水力性能,了解泵站的真实运行情况。【方法】采用模型试验的方法,研究了慎江泵站竖井贯流泵装置的外特性,并分析数据提出了改进方案。【结果】泵装置的最高效率出现在叶片角0°工况,可达77.57%,此时泵装置流量为220.5 L/s,扬程为1.95 m。在试验扬程范围内,慎江泵站的装置汽蚀余量充裕,不会产生汽蚀危害。在叶片角为0°时,最大扬程为2.93 m时,飞逸转速相当于额定转速的1.80倍。原方案设计扬程工况下,泵装置的流量偏小,而且在最大扬程工况下的飞逸转速偏大,对泵站安全运行不利。提出提高泵装置额定转速的优化方案,验证得在新转速下泵装置设计扬程对应的能量特性、汽蚀特性以及飞逸转速特性均满足要求。【结论】竖井贯流泵装置水力性能优异,装置效率高,在特低扬程泵站中前景良好,建议优先采用。     

一体化泵站自清洁流动特性研究及优化

[目的]研究不同底部结构形式对一体化泵站内泥沙淤积的影响.[方法]基于多相流计算理论采用CFX软件对一体化泵站内流动特性进行固液两相流数值模拟.根据一体化泵站底部流场结构特点,设计了平底底部、锥形底部、台形底部和椭圆形底部等4种底部结构形式,计算结果得到试验的验证.[结果]采用平底底部(方案一)和椭圆形底部(方案四)的...     

双向潜水贯流泵装置水力模型研究

基于常规潜水轴流泵的结构组成双向贯流泵装置 ,双向抽水功能通过潜水泵整体掉头和采用双向叶轮这两种方式来实现。通过模型试验掌握导叶和流道结构尺寸对潜水贯流泵装置水动力性能的影响。研究表明 ,这两种双向贯流泵装置的性能均优于目前常用的井筒式装置 ,特别是双向叶轮潜水贯流泵装置具有结构简单、维护管理方便的优点 ,适合于低扬程双向泵站使用。     

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.     

基于Pareto最优解的跨流域调水泵站多目标优化运行研究

[目的]探究跨流域调水泵站多目标优化运行.[方法]以泵站提水费用最小及站内机组间流量不均匀度最小为目标,以调水周期内各时段各机组叶片安放角为决策变量,本文建立了泵站多目标优化运行非线性数学模型,提出了基于Pareto最优解理论求解的多目标遗传算法.以南水北调东线源头江都4站为研究实例,考虑峰谷分时电价影响,开展了不同日...     

一种管轨一体斜拉式潜水泵设计及其应用

以小型灌溉泵站为例,对比4种不同结构形式的潜水泵优缺点,设计了一种管轨一体斜拉式潜水泵。相比于其他方案,其具有以下优点:工程投资少,施工工期短,泵站管理及维护均比较方便,并且解决了泵站淤积问题。经过4年的运行,该泵站运行情况良好。管轨一体斜拉式潜水泵在河道取水工程中逐步得到应用,应用前景广泛。