水力式升船机组合阀运行方式优化

发布时间：2021-09-30 05:25

　　基于运行特性要求,水力式升船机将控制阀门设计为"一主两辅"的组合形式,多阀门同时向同一有限腔体内排放水体。为尽量降低多股紊动射流对阀门段的冲击影响,亟待解决分配三阀流量问题。以景洪水力式升船机为依托,基于充水系统阀门段建立三维数值模型,研究组合阀不同运行方式下的阀门段流场特性,讨论组合阀运行方式与流场均匀度的关系。研究成果表明:1)在主阀、辅阀单独运行或主阀与一台辅阀联合运行时,阀门段存在明显的偏流和涡旋低压区。2)在突扩体的整流稳压作用下,这些不利水力现象虽然不会危及升船机的运行安全,但考虑到运行的合理性和高效性,这些极端工况也应尽量避免。3)基于流场均匀度分析可知,三阀联合运行是最佳的组合阀运行方式。 

【文章来源】：水运工程. 2020,(09)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

组合阀示意

数模计算范围是水力式升船机的充水阀门段，主要包括阀前整流段、组合阀、突扩体和汇合管共4部分。为了更准确地模拟突扩体内部的水力特性，阀前整流段和汇合管段均取为10倍管径长度，以便稳定进出口边界条件。组合阀考虑主辅阀的流阻差异，与阀门原型保持一致，中间主阀流量系数较大，两侧辅阀流量系数较小(流量系数≈3∶1)，三阀通径相等，并列排布。三维模型具体尺寸为:阀前整流段半径×长为0.8 m×8 m，组合阀3台，阀门通径为1.6 m，突扩体的长×宽×高为5.7 m×10.2 m×3.2 m，汇合管段半径×长为1.2 m×12 m。图3为计算模型的主要组成部分和边界条件。计算区域大小约为28 m×10 m×3 m(长×宽×高)，为保证计算精度，同时提高效率，采用混合网格进行网格划分。对圆管及突扩体等结构较简单的部分采用结构网格划分，减少网格数量;对阀门等几何复杂的部分采用非结构网格划分，同时对流速较大区域进行网格加密，确保精度。网格划分过程中，尝试了多种网格尺度(表1)，网格有效性由阀门流量系数表征，最终通过对比计算精度及效率来确定使用尺度。验算结果表明模型整体使用0.1 m、局部加密采用0.05 m的网格尺度时的计算效率较佳，精度合适，基本模型的网格单元总数约150万个。模型网格及局部细节见图4。

计算区域大小约为28 m×10 m×3 m(长×宽×高)，为保证计算精度，同时提高效率，采用混合网格进行网格划分。对圆管及突扩体等结构较简单的部分采用结构网格划分，减少网格数量;对阀门等几何复杂的部分采用非结构网格划分，同时对流速较大区域进行网格加密，确保精度。网格划分过程中，尝试了多种网格尺度(表1)，网格有效性由阀门流量系数表征，最终通过对比计算精度及效率来确定使用尺度。验算结果表明模型整体使用0.1 m、局部加密采用0.05 m的网格尺度时的计算效率较佳，精度合适，基本模型的网格单元总数约150万个。模型网格及局部细节见图4。1.3 模型验证


本文编号：3415216