联合运行泵站前池优化数值模拟研究

基于 N-S方程和标准的 k-ε紊流模型 ,采用交错网格系统 ,对联合运行泵站前池的各种复杂流态进行了数值模拟 ,优化了前池布置形式 ,并对工程措施的改善流场进行了计算。计算和模型试验均表明采用整流措施的优化方案是切实可行的。研究成果可应用与类似泵站兴建与改造 ,具有较好的推广应用价值     

泵站前池流态的数值模拟

应用水平方向上是正交贴体坐标系、垂直方向上是笛卡尔坐标系的混合数值网络系统和三维紊流数值模拟的方法，模拟了泵站前池水流流态。计算结果表明，对具有复杂几何边界的泵站前池水流，特别是前池中设置几何尺寸相对较小的底坎、导致墩等情况，方法非常适合，可以较好地模拟出局部区域复杂的水流流态，生成网络的计算工作量小，能非常方便地进行了不同整流方案的计算比较，实用性强。     

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.     

泵站正向进水前池流态的数值模拟

应用正交曲线坐标系下的二维水深平均数学模型对泵站的前池流态进行了数值模拟。采用Poisson变换生成正交网格，SIMPLEC方法求解离散方程。根据模拟出的流速场图和断面平均流速分析了泵站正向进水前池扩散角以及开机决策对前池流态的影响，结论与由试验经验所得的泵站设计理论完全一致。     

泵站前池流态的数值模拟

应用水平方向上是正交贴体坐标系、垂直方向上是笛卡尔坐标系的混合数值网络系统和三维紊流数值模拟的方法 ,模拟了泵站前池水流流态。计算结果表明 ,对具有复杂几何边界的泵站前池水流 ,特别是前池中设置几何尺寸相对较小的底坎、导致墩等情况 ,方法非常适合。可以较好地模拟出局部区域复杂的水流流态 ,生成网络的计算工作量小 ,能非常方便地进行不同整流方案的计算比较 ,实用性强     

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。     

水泵站前池三维流动计算和试验

为消除水泵站前池的水流在扩散过程中产生的回流、游涡，提出了在前池中设置多组底坎的措施。对设置底坎前后的复杂流动进行三维紊流数值模拟计算，并通过水力模型试验加以验证。计算结果和试验结果十分吻合，有效地消除了回流和旋涡，流态显著改善。     

泵站正向进水前池"V"形导流墩整流数值模拟

基于CFX软件,运用N-S方程和RNG k-ε湍流模型,对某泵站正向进水前池流态进行数值模拟,分析无整流措施下前池的流动特性,研究增设"V"形导流墩的位置、长度、分叉角度等因素对前池流态和机组进口轴向速度分布均匀度的影响.计算结果表明:无整流措施时,泵站前池面层流态较好,底层两侧存在大区域回流;"V"形导流墩具有良好的...     

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。     

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.     

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.     

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。     

大扩散角泵站前池楔形导流墩整流方案优化研究

泵站前池扩散角过大容易造成不良流态,进而对泵站的正常运行造成不利影响.此次研究以辽宁省辽绕泵站改建工程为例,利用数值模拟的方式研究了设置楔形导流墩对前池流态的改善作用,并提出了最优的楔形导流墩设置方案.模型试验结果显示,该方案可以取得良好的整流效果,建议在工程设计中采用.     

泵站优化运行算法

通过对动态规划法、线性规划法、非线性规划法及遗传算法等泵站优化运行算法的综述，对泵站运行优化方法的发展提出新的看法。     

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.     

泵站有压前池流态改善措施的研究

有压前池是前池的一种特殊形式，泵站运行过程中，水流一直处于有压流状态。本文结合某自来水厂送水泵站整体水力模型试验，对有压前池的水力特性进行了研究，提出了改善不良流态的工程措施。     

尔王庄暗渠泵站机组优化运行探讨

针对尔王庄暗渠泵站利用率高的要求以及机组出水结构的特点，对水泵机组进行了运行测试及研究：提出了泵站优化运行方案。实践结果表明实时根据水位及输水量等优选开机台数，优选叶片角度，可使泵站功耗大大降低。     

数值模拟在东江电站前池体型优化中的应用

应用RNG双方程湍流模型,对东江电站上水库电站前池现状、拆除拦污栅支墩、降低拦沙坎、优化洲头边岸4种方案的水力特性进行数值模拟,分析了前池各类水工建筑物对前池流态的影响。结果表明,三维流场计算结果与模型实验及电站运行现状相符,优选出的前池水工建筑物的最佳布置方式,可有效改善前池流态和提高电站发电效益。     

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。