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。     

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。     

改善城市排水泵站进水流态的试验研究

采用物理模型试验方法对某城市排水泵站进水系统水力流动特性开展试验研究,发现闸门井主流偏斜使得进水箱涵两侧配水不均,进而导致前池、进水池进流不均,存在漩涡、回流等不良流态。为改善泵站进水系统水流流态,通过在闸门井内设置导流墩、在前池内设置导流墩、横梁以及消涡板构成的组合式整流措施,并对其开展物理模型试验研究。结果表明,闸门井内设置导流墩有效提高了进水箱涵配水均匀性,前池进流在受到导流墩、横梁以及消涡板的综合整流作用下,显著改善了前池和进水池的水流流态,尤其是进水池内水流在平面上分布较均匀,在立面上呈底部大、表层小的分布规律,有利于水泵抽水并可防止表面涡形成,有助于保障水泵机组的安全稳定运行。     

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。     

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.     

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。     

多机组泵站正向进水阵列式隔板整流模拟及试验验证

针对多机组正向进水泵站前池内存在不良流态的问题,采用CFD与模型试验相结合的方法,对不同开机工况下的泵站前池流场进行了研究,提出一种利用阵列式隔板整流的措施,并评判了阵列式隔板整流的效果.计算结果表明：在4种不同开机工况下,前池内均存在大范围的回流与旋涡区,前池出口断面流速均匀度为38.42%～57.39%,水泵进水条件较差.为改善正向进水泵站前池的不良流态,提出一种利用阵列式隔板整流的措施.采用阵列式隔板整流后,前池内回流与旋涡区得到减小、转移,回流与旋涡区对主流的挤压明显减弱,前池出口断面流速均匀度提高到47.23%～63.17%,水泵进水条件得到显著改善.试验测量结果与数值计算结果基本吻合,数值模拟得到了试验的验证.研究成果可为多机组正向进水泵站的建设运行提供参考.     

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。     

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。     

小型闸站式侧向泵站进水流态数值模拟研究

基于RANS方程和RNG k-ε湍流模型,开展了某小型闸站式侧向进水泵站进水流态的数值模拟研究,并针对原方案进水池内存在的不良流态提出了3种不同的整流措施,观察了各进水池流态,分析了进水池泵前纵剖面轴向速度分布均匀度、速度加权平均角和轴向平均流速.计算结果表明:原方案下,1#—3#进水池存在大范围的回流区,回流区由进水...     

斜向进流城市排水泵站进水箱涵配水均匀性的改善研究

为了分析上海某斜向进流城市排水泵站的水力流动特性,改善其进水箱涵的配水均匀性。基于非定常的雷诺时均N-S方程(URANS)和RNG k-ε湍流模型,采用CFD数值模拟方法研究泵站进水系统的水流流态和进水箱涵的配水均匀性,针对泵站进水系统存在的不足提出整流措施并对其进行数值模拟分析和物理模型试验验证。结果表明,斜向管涵进流容易造成泵站进水箱涵各孔内的流量分配不均,闸门井、部分箱涵孔内以及前池进口处存在旋涡、回流、横向流等不良流态;通过在闸门井内设计布置一种新型的整流措施,可以有效地改善斜向进流城市泵站进水箱涵内的水力流态和提高其配水的均匀性,其中箱涵各孔的流量分配系数由38.41%、5.11%、42.52%和13.96%分别调整为28.07%、22.48%、25.49%和23.96%,进而有利于保障泵站良好的进水条件;物理模型试验进一步验证了整流措施的有效性及数值计算方法的可靠性。斜向管涵进流形式城市排水泵站的进水箱涵容易产生配水不均、进水流态不良等问题;通过在闸门井内设置本文所提的整流措施,能够有效改善上述不足。     

斜向进流城市排水泵站进水箱涵配水均匀性的改善研究

为了分析上海某斜向进流城市排水泵站的水力流动特性,改善其进水箱涵的配水均匀性。基于非定常的雷诺时均N-S方程（URANS）和RNG k-ε湍流模型,采用CFD数值模拟方法研究泵站进水系统的水流流态和进水箱涵的配水均匀性,针对泵站进水系统存在的不足提出整流措施并对其进行数值模拟分析和物理模型试验验证。结果表明,斜向管涵进流容易造成泵站进水箱涵各孔内的流量分配不均,闸门井、部分箱涵孔内以及前池进口处存在旋涡、回流、横向流等不良流态;通过在闸门井内设计布置一种新型的整流措施,可以有效地改善斜向进流城市泵站进水箱涵内的水力流态和提高其配水的均匀性,其中箱涵各孔的流量分配系数由38.41%、5.11%、42.52%和13.96%分别调整为28.07%、22.48%、25.49%和23.96%,进而有利于保障泵站良好的进水条件;物理模型试验进一步验证了整流措施的有效性及数值计算方法的可靠性。斜向管涵进流形式城市排水泵站的进水箱涵容易产生配水不均、进水流态不良等问题;通过在闸门井内设置本文所提的整流措施,能够有效改善上述不足。     

城市取水泵站进水池进水流态的改善

在介绍城市取水泵站进水建筑物布置特点的基础上,结合上海市长江引水三期工程取水泵站水力模型试验,针对单台泵运行和多台泵组合运行等多种运行条件,对进水池表面流态和典型过流断面流速分布进行了量测;并据此分析了进水池产生主流居中,底坎附近和底坎前区域产生回流区,进水流道前产生由池壁流向中间机组的斜向流,以及在边机组进水流道进口处产生间歇性漩涡等不良流态的原因。提出了取消底坎,在进水池扩散段设置八字形导流墩和边机组进水流道前设置消涡板等改善不良进水流态的措施。试验结果表明:改善措施可以有效地改善进水池进水流态,提高水泵运行工作效率。     

侧向进水多机组泵站进水流态改善措施研究

结合上海市污水治理三期工程之一的汶水路泵站水力模型试验，研究和分析了侧向进水多机组泵站集水池的进水流态及产生不良流态的原因，提出了改善不良进水流态的措施，试验研究结果表明，改善措施有效地改善了进水流态和水泵运行工作性能，提高了泵站的工作效率。     

高含沙水泵站侧向进水前池试验与分析

泵站前池扩散段较短,来流进入前池后,水流难以均匀扩散,易形成回流、旋涡等不良水流态,从而影响水泵效率,造成能源浪费。通过水工模型试验,观测多泥沙河流引水工程泵站"紧缩式"侧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。相同条件下前池宽度越大水流流态越好,前池宽度为3 m时,水面波动范围-0.3～0.3 m,局部有非贯通表面回流漩涡,最大直径0.5 m左右;在相同水沙条件下,前池宽度与淤积量表现出正相关的关系。结合试验结果,提出改善前池流态、提高泵站效率、降低泥沙淤积的泵站"紧缩式"侧向进流的优化体型,为设计单位进一步优化比选提供了借鉴。     

泵站侧向进水流态及其改善措施机理探讨

文中介绍了国内常用泵站侧向进水布置的几种基本形式，论述了侧向进水条件下水流的流动状况及其基本特征，探讨了进水流态研究的方法，分析了几种为改善进水流态采用的一些整流措施的机理。研究成果对我国面广量大的大中型及小型泵站存在的侧向进水不良流态改善有借鉴意义。     

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％.     

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。     

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。