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。     

斜向进流城市雨水泵站引水建筑物流态改善数值模拟

为研究斜向进流城市雨水泵站引水建筑物内的水力流动特性,以改善不良流态,提高引水建筑物的配水均匀性,基于VOF模型与RNG k-ε湍流模型对上海市北新泾雨水泵站引水建筑物内水流流态及其配水特性进行了数值模拟。针对引水建筑物中出现的不良流态提出整流措施并对数值结果进行了物理模型试验验证。结果表明:斜向箱涵进流容易造成格栅井各孔流量分配不均且存在回流、漩涡等不良流态,影响泵站运行安全;采用"分流墩、横梁以及张角渐扩导流墩"的组合式整流措施可以显著改善分水箱涵、扩散段以及拦污栅处的不良流态,提高格栅井各孔的流量分配均匀程度;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。     

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。     

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。     

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.     

大扩散角泵站前池楔形导流墩整流研究

泵站前池扩散角过大易产生不良流态,影响进水池内的水流流态,进而恶化水泵进水条件,降低水泵运行效率,严重时甚至危及泵站安全运行.以某55°大扩散角正向前池为研究对象,采用数值模拟和模型试验相结合的研究方法,通过在前池内设置楔形导流墩以整治流态.研究结果表明:将楔形导流墩设置在前池进口处可以更好地起到分流作用,合理设置组合...     

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。     

感潮河段闸站合建枢纽泵站前池整流措施研究

基于N-S方程和标准 k-ε模型,对上海青草沙水库上游取水泵闸工程泵站前池水流流动特性进行了数值模拟研究,针对闸站合建枢纽的泵站进水特点,提出了增设底坎加导流墩、延长导流墙等改善前池流态的工程措施,有效地改善了前池的水流流态,提高了水泵的进流条件,并通过物理模型试验对计算结果进行了验证。研究成果可为同类泵站的前池水力优化设计提供依据。     

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。     

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。     

闸站结合泵站前池导流墩整流模拟

为改善某非对称式闸站结合部隔墩附近前池水流流态,采用CFX软件进行数值模拟,主要研究在隔墩处加设圆弧形导流墩的整流措施下的水流流动规律,进而选出圆弧形导流墩头部在不同半径下的最优整流方案。研究结果表明:无整流措施时,靠近隔墩的前池内有大尺度的回流区,水流斜向偏流进入进水流道,在隔墩附近形成明显的漩涡,严重影响1号与2号进水流道的进水流态。分别采取6种导流墩整流措施对前池流态进行调整,与原方案相比,设置第2种方案下的圆弧形导流墩,1号进水流道进口断面上的轴向速度分布均匀度提高了3.63%,断面速度加权平均角度达到84.37°,提高了5.66°,得出了当导流墩头部圆弧段水平投影长度与隔墩半径R相等时,导流墩圆弧半径取(1.0~1.2)R时整流效果最理想。研究成果可为改善闸站结合式泵站隔墩附近前池流态提供一定参考。     

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.     

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。     

江都抽水站引河流态改善的模型试验

针对泵站进水流态不良,影响水泵装置性能的发挥及泵站的安全运行等问题,采用模型试验研究进水流态,建立模型比为1∶50的江都东闸至西闸间的整体进水河段及4座泵站引河的整体模型,改善了不良流态。以Froude准则为基础,适当提高模型水流流速,准确地模拟泵站的进水流态。提出的在江都抽水站引河内加设倒"Y"形导流墩及底坎的整流工程措施,消除了进水引河内水流的大尺度回旋和泥砂淤积,为泵站经济、安全运行提供了良好的进水条件。     

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...     

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.     

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。