驼峰后带长直管虹吸式出水流道的

结合上海市某取水泵站工程整体水力模型试验,针对驼峰后带长直管的虹吸式出水流道虹吸难以形成的特点提出改进方法,即驼峰后下降段加长至最低设计出水位以下后加一短直管,形成一个类似倒虹吸结构,并对这种特殊型式的虹吸式出水流道进行了水力特性的初步分析研究。试验结果证明这种改进的结构能保证虹吸在较短的时间内形成;同时通过驼峰顶部排气孔是否排气的实验对比发现,驼峰顶部排气不仅可以缩短虹吸形成的时间,还可以减少机组振动,改善水流特性和运行条件。     

轴流泵装置虹吸式出水流道内流机理数值分析

为研究轴流泵对虹吸式出水流道内部流动特性的影响机理,采用CFD(Computational fluid dynamic)方法对虹吸式轴流泵装置进行全流道的数值计算,在考虑了轴流泵与虹吸式出水流道内流相互影响的条件下定性地分析了虹吸式出水流道的流场特征,定量地研究了导叶体出口剩余环量和流量对虹吸式出水流道水力损失的影响,给出了相应的数学关系模型,并将泵装置性能预测结果与模型试验结果进行了对比。结果表明:受导叶体出口剩余环量和流量的双重作用虹吸式出水流道内部流态差异较大,虹吸式出水流道的水力损失主要集中于驼峰断面前的过流通道。各工况时虹吸式出水流道驼峰断面的速度加权平均角的均值为52.34°,不同工况时速度加权平均角变化范围仅在0.1°~2.3°之间。随流量系数的增大,驼峰断面的轴向速度分布均匀度逐渐增大,导叶体出口剩余环量则先减小后增大,在高效工况范围内导叶体出口剩余环量存在最小值。导叶体出口剩余环量通过影响虹吸式出水流道内部流态而对出水流道水力损失产生影响,虹吸式出水流道的水力损失与流量未呈二次方关系。     

泵站虹吸式出水流道优化设计

对虹吸式出水流道的型线进行数学建模的基础上,开发了基于流道参数的优化设计软件,该软件能够快速进行流道型线的绘制,并能使流道的型线自动符合流速渐变的原则.结合三维紊流数值模拟对流道内流场进行三维空间的仿真,检验了流道的水力性能.建立了以虹吸式出水流道水力损失为目标函数、驼峰断面位置为求解变量的最优化问题数学模型,求解结果表明：当驼峰位于流道进口的正上方,即进口弯管段变为近似直管时,整个虹吸式出水流道的水力损失为最小.说明在设计虹吸式出水流道时,在泵站结构布置允许的条件下,驼峰的位置应尽可能向流道进口方向靠近,以减小出水流道的水力损失,提高泵装置效率.     

解决大型排水泵站超驼峰运行问题

针对大型排水泵站在超驼峰水位下运行的工程问题，介绍了压缩空气及活页式快速闸门两种断流装置。根据大型排水泵站防洪特点，提出了完成超驼峰水位下，启动、停机及防止倒灌等一系列断流措施，快速、安全、经济地解决了各种大型排水泵站超驼峰水位运行问题。     

大型排水站超驼峰水位运行的技术措施

分析了虹吸式出水流道大泵机组在出水口水位超驼峰状态下完成停机防洪、开机排涝以及事故停泵等３项技术任务中存在的问题,根据泵站的条件和要求,提出了应用压缩空气技术为中心的综合措施,以最低的费用完成对泵站系统的改造,从而建立起一套完整的处理超驼峰状态下泵站运行的技术措施。     

排水泵站超驼峰水位运行的压缩空气技术

介绍了一项用于虹吸式出水流道轴流泵站在超驼峰水位下运行的压缩空气技术，在泵站汛期，该项技术可有效实施停机防洪及开机排涝等任务，在广大沿江排水泵站具有广泛的推广应用价值。     

大型泵站虹吸式出水流道水力特性分析

分析了影响虹吸式出水流道水力特性的主要设计参数，在数值模拟流道内部三维流动和定性分析流道内部流态的基础上，建立了虹吸式出水流道水力特性评价指标体系。通过分析2个设计方案虹吸式出水流道的流场，定量比较驼峰和出口断面的流速分布均匀度和流道水力损失，客观评价虹吸式出水流道的水力特性，为实现水力设计优化提供了可靠依据，可有效地节省物理模型试验费用和时间，提高水泵装置效率。     

大型泵站虹吸式出水流道水力特性

分析了影响虹吸式出水流道水力特性的主要设计参数，在数值模拟流道内部三维流动和定性分析流道内部流态的基础上，建立了虹吸式出水流道水力特性评价指标体系。通过分析2个设计方案虹吸式出水流道的流场，定量比较驼峰和出口断面的流速分布均匀度和流道水力损失，客观评价虹吸式出水流道的水力特性，为实现水力设计优化提供了可靠依据，可有效地节省物理模型试验费用和时间，提高水泵装置效率。     

大型抽水站抽真空的几个问题

在我国,大型轴流泵站的出水流道,有不少采用虹吸管型式,停机时用真空破坏阀断流,运行方便可靠。但是,这类抽水站在水泵机组启动时,由于要使下游水位(内水位)翻过虹吸管的驼峰后,才能形成虹吸抽水,因而启动扬程较高,启动时间较长,振动较大,这对水泵机组是不利的。     

汉川泵站超驼峰运行的探讨

湖北省汉川泵站建于1970年,主要承担汉川县和天门县汈汊湖区的排渍任务,泵站的保护面积为1963平方公里,装机容量6×1600瓩,配6台28CJ—70大泵,采用虹吸式出水流道见图1,设计扬程5.6米,最高扬程9.0米。该站自建成以来,对该区的防涝排渍方面起了重大作用。但是随着生产建设的发展,抗灾标准的提高,在新的抗灾工程兴建以前,为了进一步地发挥已建泵站的效益,经常要求该泵站在外江水位超过出水流道驼峰底部高程一定程度下仍然运行或者尽     

虹吸式出水流道虹吸形成过程数值模拟

应用RNG k-ε湍流模型及SIMPLEC算法,对虹吸式出水流道内的充水过程进行数值计算.采用VOF方法追踪自由表面,模拟流道内水气交界面的演化发展过程,再现了虹吸形成过程,分析了真空破坏阀处的流量变化情况,确定了关阀时间.数值计算结果表明,虹吸式出水流道在充水过程中,流道内空气从驼峰处的真空破坏阀中排出,水流逐渐充满流道上升段并到达驼峰处,在驼峰处分为两部分,小部分会从真空破坏阀流出,其余大部分沿着流道下降段下壁面流向出水口;在此过程中,真空破坏阀经历了排气-吸气-排气-吸气-排气-吸气的反复转换过程;当充水到一定时间后,真空破坏阀不再排出空气而是变为吸入空气;根据真空破坏阀的排气吸气过程可以确定关闭真空破坏阀的合适时间;阀门关闭后,驼峰处可以很快形成负压,产生虹吸现象,但是流道内残存的空气要经历很长时间才能完全排出.     

泗阳二站轴流泵装置模型流道优化及模型试验分析

[目的]提高泗阳二站改造工程泵装置的水力效率,明确泗阳二站改造后泵装置的水力性能,了解泵站的真实运行情况,便于泵站的安全运行管理.[方法]以泗阳二站的立式轴流泵装置为研究对象,采用数值模拟技术分析了原设计方案(方案1肘形进水流道的流道高度1.707D、长度3.895D、进口面积4.984D2;虹吸式出水流道长度6.14...     

大型轴流泵站超驼峰运行过渡过程研究

基于刚性水锤和水泵全特性理论,建立数学模型并计算分析采用虹吸式出水流道的轴流泵过渡过程。启泵时,以最不利工况分析了出水闸门不同的开启时间对系统参数造成的影响;事故停机时,确定了极限超驼峰水位,并在此基础上,对闸门两阶段关闭过程进行了寻优。计算结果表明:为保证机组在启动过程中不发生超载,闸门的开启时间不应超过60 s;为确保泵站的安全运行,外江极限运行水位超过驼峰底部高程的值应小于1 m;在正常停机情况下,闸门10 s快关总行程的62.5%,90 s慢关余下的37.5%为最优关闭过程。     

进口流场对虹吸式出水流道的性能影响

采用数值模拟方法,把轴流泵后导叶的出口流场作为虹吸式出水流道的进口流场,研究对其水力特性的影响。计算结果表明,导叶出口流速和压力分布不均匀,存在横向流速和剩余环量,使虹吸式出水流道水力特性变差,下降段和出口段的回流区增大,驼峰断面和出口断面轴向流速分布均匀度显著下降,水力损失增加。轴流泵后导叶出口流场影响虹吸式出水流道两侧的流量分配,右侧流量恒大于左侧流量,而右侧的水力损失却小于左侧的水力损失,但两者都比无旋、轴向进水条件下的流道水头损失大得多,流量和水头损失的关系并不符合二次抛物线变化规律。     

东河排涝泵站进水流道防涡消涡试验研究

东河排涝泵站运行过程中出现进水流道吸气漩涡，导致机组震动，抽水效率降低，严重影响了机组的正常抽水。为此，进行了断面模型试验，模拟单机抽水时各种工况下产生漩涡的条件及原设计进水流道的流态，通过方案比较，提出了防涡消涡的措施。依据进水流道试验推荐方案，进行相应的工程设计和施工。从已进行的泵站实际运行来看，试验研究推荐的防涡消涡工程措施起到了较好的效果。     

基于VOF模型的轴流泵机组起动过程数值模拟

为探索轴流泵机组起动过程中外特性参数和机组流道内流态的瞬变特性,建立了包括肘型进水流道、转轮、导叶、虹吸式出水流道与出水池等部件的轴流泵机组三维几何模型,采用VOF气液两相流模型与Realizable k-ε湍流模型相结合的方法,对预开启真空破坏阀及真空破坏阀保持关闭这2种起动方式下的轴流泵机组起动过程进行了三维数值模拟.数值模拟结果显示,水流翻越驼峰之后,出水流道内的空气不断被卷入水中并由下降段流道内的水流旋涡携带排出,出水流道内空气囊体积逐渐减小,从而最终形成虹吸;初始空气囊大小是影响起动过程中排气时间长短的关键因素之一,初始空气囊体积越大,排出气囊所需时间越长,而采用真空破坏阀保持关闭的起动方式会产生较大的初始空气囊,因而起动时间较长;与真空破坏阀保持关闭的起动方法相比,采用预开启真空破坏阀的方法使最大起动扬程下降了30%,起动时间缩短了64%.     

大型箱涵式泵装置优化设计与试验

为了研究箱涵式泵装置进、出水流道的水力性能,采用了基于CFD数值模拟计算和模型试验的DOE正交设计试验方法。对进、出水流道进行三维参数化建模,以进水流道出口断面速度均匀度和水力损失为目标函数,针对进水喇叭管、导水锥和出水喇叭管、出水导流墩控制尺寸进行五因素四水平的正交试验设计。通过CFD数值模拟手段,针对设计流量工况点,分别对进水流道和出水流道各16个设计方案进行数值模拟计算,分析不同控制尺寸对进、出水流道水力性能的影响。最后通过模型试验对优化方案数值计算结果进行可靠性验证。数值模拟和试验结果表明,通过DOE正交设计方法进行进水流道优化设计,可以得到各控制参数对进水流道水力损失和出口断面均匀度的主次影响,进水流道最大水力损失达到8.56 cm,最小水力损失为3.91 cm,优化方案水力损失为3.65 cm,出口速度均匀度达到93.07%,较初始方案水力损失降低了1.31 cm,出口速度均匀度提高了1.17个百分点;出水流道最大水力损失为46.07 cm,最优组合出水流道水力损失为32.53 cm,较原始方案水力损失减小了7.96 cm。根据泵装置全特性曲线可知,该泵装置出水流道水力损失在设计工况下最小,最高运行效率达到70.04%,最高运行扬程为4.0 m,在设计扬程1.36 m时,效率为66.82%,对应流量为34.31 m3/s。模型试验最高运行效率达到71.5%,在设计扬程1.36 m时,试验运行效率在64%左右,与数值模拟结果吻合较好。     

仙桃大垸子泵站流道水力优化设计与研究

为确保仙桃大垸子泵站的安全、平稳、高效运行,运用三维湍流数值模拟对该大型泵站设计工况的进出水流道内部流动进行了水力优化。基于流道三维流场数值计算结果,采用轴向流速分布均匀度、入泵水流加权平均角和阻力系数3个指标综合评价进水流态,采用出口平均流速分布和流道损失综合评价出水流态,揭示了肘形进水流道弯曲段内曲率半径对进水流道水力性能的影响规律,以及屈膝式出水流道出口段外曲率半径对出水流道水力性能的影响规律。结果表明:过大或过小的曲率半径和不平顺的流道线型都不利于优化进出水流道水力性能,出水流道过度段不可避免会出现分离旋涡,屈膝段曲率半径变化越连续,线型越平顺,流道水力性能就越好;线型优化应综合考虑数模计算成果和工程实施等因素。     

轴流泵装置运行工况对肘形进水流道水力性能的影响

为研究肘形进水流道的水力性能与泵装置运行工况的定量关系,采用CFD(Computational fluid dynamic)方法对轴流泵装置进行全流道的数值计算,在考虑了轴流泵与肘形进水流道内流相干条件下定量地分析了肘形进水流道水力特性各参数与泵装置运行工况的关系,并给出了相应的数学模型,对比了物理模型试验与数值预测结果的差异性。结果表明:在高效工况范围内,流道出口流场水流稳定性及均匀性均较好;在大流量工况时,流道出口流场水流稳定性及均匀性较差。流道出口流场的偏流角受泵装置运行工况的影响较小,极差为0.91°。肘形进水流道均化效率为99.215%,流道断面的均匀性主要受弯肘段几何边界条件的约束,在弯肘段时压能与动能的转换率较高,对于肘形进水流道结构尺寸设计及优化的关键在于弯肘段。     

非对称入流工况下钟形进水流道数

结合南水北调某大型泵站钟形进水流道的设计,采用雷诺平均纳维—斯托克斯方程(RANS)和标准 湍流模型,运用SIMPLEC算法,模拟了钟形进水流道两种设计方案在对称进水工况和偏流进水工况下的三维流场。结果表明：原设计方案在偏流进水工况下流道中易产生旋涡,而加设隔板后流道中则无旋涡产生。用泵装置模型试验对计算结果进行了验证,试验结果表明,加设隔板方案的泵装置性能较原设计方案的泵装置性能有了较大的提高,装置最高效率提高可达15%。说明在进行大型泵站钟形进水流道的优化设计时,应充分考虑到偏流进水对流态的影响。