高含沙水泵站前池扩散角试验与分析

泵站正向进水前池扩散角大小是影响正向进水前池水流流态及池长的主要因素,通过盐环定扬黄工程三泵站水工模型试验,观测正向进流前池不同水沙条件、不同工况下泵站进口流态、流速分布、前池的淤积形态。在前池进口扩散角20°、25°、30°、35°4种工况下,结果表现为:主流带流速值随着扩散角增加而增大;前池两侧淤积厚度大于中部,含沙量越大,前池淤积厚度越大;相同水沙条件、运行相同时间,扩散角越小淤积量越大;泵站前池前池扩散角25°和30°的布置较合理,水流、淤积等综合表现较好。     

基于欧拉固液两相流模型的泵站进水侧流场三维模拟

针对泵站过水建筑物中出现大量的泥沙淤积和不良流态,基于欧拉固液两相流模型对大型泵站进水侧流场进行三维CFD数值模拟.数值模拟结果表明,泵站原始的布置方案会引起低速区、漩涡以及回流等不良的进水流态,会导致在泵站前池出现泥沙淤积的现象.为了改善泵站进水流态和减少前池的泥沙淤积,对泵站分水堰形状进行修改并在引渠段加设整流底坎.数值模拟结果显示,通过对泵站原始布置方案的修改,消除了前池内的回流,漩涡的范围也有所减小,泥沙淤积的现象得到了较大的改善,水流中的泥沙体积分数平均减少了13％.     

改善泵站前池运行工况的措施

针对泵站运行中前池存在水流紊乱以及泥沙淤积等主要工程问题，提出：根据水源水位变幅大小，合理选取扩散角和底坡是前池设计中的关键环节。介绍了聊城市泵站建设及改造中对不同情况采用的改善前池工作条件的工程措施。实践证明：在扩散型前池中建成倒坡池底；泵站若是侧向引水或部分机组运行，设置纵向导流墙；如果引水渠渠底与进水池池底高程相差较大且前池又较短。在池底斜坡上修建横坎。都是改善池中水流扩散和减少泥沙淤积的有效办法。     

泵站前池与进水池整流数值模拟

针对田山一级泵站采用闸门控制前池与进水池水位形成了闸下射流的引水特点,提出了改善前池与进水池水流流态的整流工程措施.采用雷诺时均N-S方程,结合标准k-ε湍流模型,对整流前后的前池与进水池水流流态进行了数值模拟,计算中不考虑泥沙对水流运动的影响.结果表明,采用非连续底坎、非连续挑流坎与压水板等3种整流措施相结合的方式后,前池与进水池的闸底射流长度明显变短,表面回流基本消失,断面流速分布趋于均匀,且前池与进水池底部及水泵进口附近的流速明显减小.现场试验也表明,在实施整流措施后,在两种运行工况下,泵站装置效率分别提高了1.82%和5.96%,机组振动幅度分别下降了21和52μm,且池内泥沙淤积基本消除.     

分水闸站枢纽分水池流态改善措施研究

分水闸站枢纽是集分水闸与泵站为一体的枢纽工程,分水池是分水闸站枢纽的核心进水建筑物,其流态的优劣直接关系到泵站与水闸的安全、高效运行。【目的】深入研究分水池的流动特性及其对泵站、水闸进流条件的影响。【方法】基于物理模型试验,对分水闸站枢纽进水流态进行了研究,分析了分水池产生不良流态的原因,提出了改善分水池流态的整流措施。【结果】分水池流态对泵站及水闸进流条件影响显著,当分水池存在偏流和大范围回流区时,水闸进流存在偏流现象,泵站进水口配水流量不均;分水池发生偏流及壁面脱流的主要原因与分水池扩散段局部体型及来流条件相关;分水池扩散段增设V型底坎后,分水池流态得到显著改善,满负荷运行工况下的泵站前池进水口配水流量均匀度提升了近40%。【结论】V型底坎可以显著增强分水池水流的侧向扩散能力,消除扩散段的壁面脱流,有效改善分水池中的偏流与局部回流。     

城市污水泵站前池流态改善措施的研究

前池是泵站的重要组成部分，是引渠和进水池的衔接段。前池使得水流均匀平顺地从引渠进入进水池，为水泵运行创造良好的水力条件。但由于占地面积的限制，城市污水泵站前池面积一般较小，前池扩散段较短，因而污水进入前池后，水流难以扩散，易形成回流、漩涡等不良流态，严重时还会引起噪音、振动、汽蚀等现象，影响水泵正常运行。     

泵站正向进水前池底坎整流机理数值模拟

为研究正向进水前池存在的不良流态,基于N-S方程和Realizable k-ε紊流模型,采用SIMPLE算法,数值模拟了正向进水前池中无任何措施和增设底坎整流措施的流态.CFD计算结果表明：原方案的前池两侧出现了大面积的回流区,泵站两侧机组进水条件差,水流偏斜较为明显;加底坎,且当底坎离进水池较远时,整流效果并不明显,前池内仍有大面积的回流产生,偏流依然严重;当底坎离进水池较近时,坎后旋涡直接影响到进水池的流态;通过CFD优化,底坎设在离进水池入口（7~10）D处,能明显改善前池的流态,水流能较均匀地流入各台机组;随着底坎坎高的增大,底层回流区会逐渐变小,较大回流区发生的位置也由坎后变为坎前,坎高的取值约为0.3H＇时,前池内流态较好;底坎的顶宽尺寸对前池流态的影响较小.CFD计算结果与试验结果基本吻合,研究成果对正向扩散前池流态改善有借鉴价值和实际意义.     

用蒙特卡罗方法计算泵站前池泥沙淤积

为获得较好的流态,泵站前池中常设有整流底坎、导流墩、隔墩,泵站前池内的水流泥沙运动是一种复杂的三维运动。用标准稳态k-ε双方程二阶紊流封闭模型模拟泵站前池三维流场,在全面分析紊流场中泥沙颗粒受力的基础上,建立模拟泥沙颗粒运动的随机游动模型,并用蒙特卡罗直接模拟方法,计算泵站前池的泥沙淤积。实例计算表明,方法能够得到较为合理的泥沙淤积分布形态,且计算直观、简便、灵活。     

侧向进水泵站前池整流三维数值计算

为了改善侧向进水泵站前池流态,应用CFX软件,基于N~S方程和标准k~ε湍流模型,对某侧向进水泵站前池进行了无整流措施和多种整流措施的数值计算。结果表明,无整流措施时,前池内存在大范围回流区,水流斜向进入进水池,在隔墩附近形成漩涡;加设"Y"型导流墩,主流被分成2部分,流速分布趋于合理,进水角度得到调整;加设底坎后,翼墙前端回流消失,坎后出现横向水流和竖向漩涡,水流结构发生改变;加设导流墙后,回流区对主流的干扰减弱,水流均匀平顺进入进水池,是一种理想的整流方案。数值计算结果与模型试验结果基本一致。     

单侧向泵站进水前池流态数值模拟与改善

受限于工程布置,泵站工程有时只能采用侧向进水,侧向进水泵站的前池多存在流态紊乱现象,严重时会引起机组振动,甚至影响水泵安全运行。为改善流态,采用ANSYS CFX软件,基于k-ε湍流模型,以徐州市某泵站为例,进行了无整流措施及多种整流措施下的数值模拟。结果表明:无整流措施时泵站前池内出现较大范围的回流区;于进水弯道处设置整流栅和底坎,配合进水池进口设置的多个导流墩,前池内回流区域大大压缩,整流后近进水池断面上轴向流速均匀度提高了9.8%,研究结果可为有效改善类似单侧向进水泵站流态提供参考。     

高含沙水泵站前池淤积形态及城淤研究

30年来,宁夏依托黄河建设了诸多高扬程多梯级扬水工程,在干旱带发展了13.33万hm2的生态绿洲,为100多万人生产生活和脱贫致富提供了保障.然而黄河水高含沙量也给扬水工程正常运行带来诸如,前池泥沙淤积、水泵磨损、泵站装置效率下降、供水成本增加等突出的问题.通过对宁夏最有代表的红寺堡和固海扩溉扬水工程泵站前池泥沙淤积状况的量测,分析了实际工程中前池形式与泥沙淤积形态和规律,提出了多泥沙河流条件下,前池形式应优选紧缩性侧向进水或圆形进水.     

深圳市北线引水工程上埔泵站取水口及前池整流措施试验研究

根据深圳市北线引水工程上埔泵站水工模型试验，分析了前池及引水口不良流态的主要成因。选择合理的整流工程措施，通过优化比选，提出了合理的前池整流方案，消除了前池不良流态。修改后的泵站前池流态良好，水流平顺，水泵进流条件良好。     

高含沙水泵站前池淤积形态及减淤研究

30年来宁夏依托黄河建设了诸多高扬程多梯级扬水工程,在干旱带发展了200多万亩的生态绿洲,为100多万人生产生活和脱贫致富提供了保障。然而黄河水高含沙量也给扬水工程正常运行带来诸如,前池泥沙淤积、水泵磨损、泵站装置效率下降、供水成本增加等突出的问题。本文通过对宁夏最有代表的红寺堡和固海扩溉扬水工程泵站前池泥沙淤积状况的量测,分析了实际工程中前池形式与泥沙淤积形态和规律,提出了多泥沙河流条件下,前池形式应优选紧缩性侧向进水或圆形进水。     

深圳市北线引水工程上埔泵站取水

根据深圳市北线引水工程上埔泵站水工模型分析，分析了前池及饮水口不良流态的主要成因。选择合理的整流工程措施，通过优化比选，提出了合理的前池整流方案，消除了前池不良流态。修改后的泵站前池流态良好，水流平顺，水泵进流条件良好。     

分叉型侧向进水泵站前池底坎整流机理

为改善泵站前池不良流态,以分叉型侧向进水泵站为研究对象,基于商用软件CFD分析底坎位置及几何参数对前池流态改善的影响。计算结果表明:无整流措施时,分叉型侧向进水前池中流态紊乱,进水池进水条件差,流速分布不均匀;通过加设底坎可显著改善前池中的流态,提高流速分布均匀度。当底坎距进水池为2 D,高为0.67 D,宽为0.44 D时,前池底层回流区基本消失,进水池流态以及流速分布得到有效改善。     

泵站前池非连续挑流消能防沙技术措施

通过前池水力过流情况分析和改造前现场试验,发现前池流态紊乱导致了田山一级泵站机组的剧烈振动和颤振.提出了由非连续底坎、非连续挑流墩和两道压水板组成的非连续挑流消能防沙技术措施,并对改造后泵站的运行情况进行了现场试验.试验结果表明,采用技术措施改造后,前池、进水池流态和水泵进水条件得到了显著的改善,池中断面流速分布趋于均匀且断面紊动能量明显降低;测试机组单泵流量平均提高了0.14 m3/s,水泵效率平均提高了4.99%,泵站装置效率平均提高了3.88%;消除了泵体颤振,使水泵喇叭口振动标准由4.5级烈度降低到1.8级烈度;减缓了前池和进水池泥沙淤积,使试验前池和进水池清淤时间由改造前的运行800h延长至改造后的运行1 300 h,防沙效果良好.非连续挑流消能防沙措施为多泥沙河流泵站技术改造提供了一种简单有效的方法.     

污水泵站前池进水流态对水泵性能

结合上海市污水治理工程肇嘉浜雨，污合建泵站整体水力模型试验，研究了不同开机组合进水池中出现的流态，分析了产生不良流态的原因及其对性能和泥沙淤积的影响。提出了改进流态的措施，实施结果证明上述措施有效地改善进水流态，提高了泵的运行效率，减少了泥沙淤积。     

泵站侧向进水前池整流措施数值模拟

为研究侧向进水前池存在的不良流态,基于N-S方程和Realizable k-ε紊流模型,设计了一套侧向进水前池物理模型试验装置,数值模拟了侧向进水前池在改变前池尺寸和设置隔墩整流措施的流态。CFD计算结果表明,原方案下侧向进水前池1号,2号机组水流出现明显回流,只有3号机组可以平稳进入。经过整流之后,可以实现3台机组全部平稳进入水流,而改变前池尺寸对整流并无明显效果。研究成果对改善侧向进水前池流态具有参考价值和重要意义。     

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。     

泵站前池水沙流的数值模拟

针对泵站前池内的水沙流动,基于格子Boltzmann方法和大涡模拟思想,建立了二维浅水LBM-BGK模型和泥沙数学模型的联合计算模式,进行了水沙流的数值模拟研究.介观LBM-BGK模型采用了LES的亚格子尺度应力SGS模式模拟二维浅水方程,宏观二维平面泥沙数学模型包括悬沙输运方程、河床变形方程、水流的挟沙力公式等.水流与悬沙之间的求解方法采用非耦合解模式,即先求解出水流运动控制方程,再求解泥沙输运方程,推求前池底部的冲淤变化.最后,成功地模拟了泵站前池水沙流的流速分布、水深变化和旋涡的位置和尺寸,以及泥沙的冲淤变化,流速计算结果与试验结果比较吻合.计算结果表明：此联合计算模式在一定程度上客观地、较好地重演了前池内水流的基本流态以及泥沙的冲淤变化.