基于PIV的泵站进水池模型速度场测量及结构优化
发布时间：2021-04-18 10:57
通过PIV模型试验对比分析了孟加拉达卡达舍尔甘地（Dasherkandi）泵站设计工况下有无护坡和消涡板各截面的流态,验证了挡水板下方加装护坡和潜水泵下方加装消涡板对流态的改善作用。用PIV试验对3台泵与2台泵运行时各截面的流态进行对比分析,以流速分布均匀度和速度加权平均角度为目标函数,得出2台泵运行时水泵的进水流态得到改善;但3台泵和2台泵运行工况在L形挡水板的下方都形成了小的旋涡,并且在泵吸水口下方流态分布都不对称。
【文章来源】：中国农村水利水电. 2020,(09)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
W和P区域水平截面位置示意图
PIV测试系统设备布置见图4,其中:1为可调焦片光透镜组;2为激光导管壁;3为有机玻璃水工模型;4为脉冲激光发射器;5为激光器控制箱;6为PIV测试系统服务器;7为同步器;8为CCD相机。处理拍摄到的粒子图像的第1步是进行粒子识别处理,粒子识别采用改进的2D高斯拟合算法,该算法对重叠区域的粒子也有较好的识别能力,第1步的计算结果会生成一个包含所有粒子像素位置的*.P2D文件。第2步是进行粒子匹配处理,要根据之前的标定结果,匹配4个相机中粒子的3D空间位置,并生成包含粒子空间位置的*.P3D文件。首先是利用系统标定去除图像中错误的粒子位置信息,然后利用粗细公差搜索同一个空间粒子在4个相机上拍摄到的4个粒子,最后用4个匹配的粒子确定该粒子的空间位置。第3步是进行速度处理,在A帧和B帧中利用粒子追踪技术获得单个粒子的3D速度矢量,并生成包含粒子3D位置和速度的*.PV3D文件。第4步是进行速度插值处理,即把粒子矢量插值到一个规则的网格上,并生成一个包含3D速度网格数据的*.GV3D文件,可以用于流场可视化等其他后处理。
图5为A区域4个垂直截面有无护坡的试验结果,速度标尺为0～0.2 m/s。由图5可得,在无护坡装置时,截面V1、V2、V4中靠近进水池底部区域的速度矢量图大部分呈红色,说明该区域流速大部分接近0.2 m/s;加装护坡装置后,截面V1～V3中靠近进水池底部区域的速度矢量图大部分呈黄绿色,该区域流速大部分接近0.15 m/s。而该泵站进水池长度和宽度接近,过大的流速可能造成进水池底部区域的回流。且在无护坡装置时,截面V1和V4底部区域存在明显的沿流速方向斜向上的分流;装护坡后,则截面底部没有出现分流。通过对速度矢量中速度分量做标准差,可以对各截面有无护坡的流速均匀度的相对大小进行评估。由图6可得,加装护坡后,A区域各截面速度分量的标准差相比无护坡情况要小,反映了各截面x方向和y方向速度分量相对均值变化较小,流速均匀度较高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]轴流泵装置中侧壁漩涡特性及消涡研究[J]. 宋希杰,刘超,罗灿,雷镇. 流体机械. 2018(06)
[2]城市污水泵站前池流态改善措施的研究[J]. 宋静. 江苏农机化. 2005(01)
[3]泵站圆形进水池进水流态及水泵性能研究[J]. 冯建刚,徐辉,陈毓陵,何逢标. 排灌机械. 2003(05)
[4]泵站前池中泥沙沉积分析试验研究[J]. 钟迪锋,刘朴,韦鹤平. 同济大学学报(自然科学版). 2001(07)
[5]给、排水泵站进水流态紊乱的危害与对策[J]. 田家山. 河海大学学报. 1988(02)
硕士论文
[1]非均匀来流开敞式水泵吸水口前流动的试验研究[D]. 李萌.清华大学 2005
本文编号：3145355
【文章来源】：中国农村水利水电. 2020,(09)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
W和P区域水平截面位置示意图
PIV测试系统设备布置见图4,其中:1为可调焦片光透镜组;2为激光导管壁;3为有机玻璃水工模型;4为脉冲激光发射器;5为激光器控制箱;6为PIV测试系统服务器;7为同步器;8为CCD相机。处理拍摄到的粒子图像的第1步是进行粒子识别处理,粒子识别采用改进的2D高斯拟合算法,该算法对重叠区域的粒子也有较好的识别能力,第1步的计算结果会生成一个包含所有粒子像素位置的*.P2D文件。第2步是进行粒子匹配处理,要根据之前的标定结果,匹配4个相机中粒子的3D空间位置,并生成包含粒子空间位置的*.P3D文件。首先是利用系统标定去除图像中错误的粒子位置信息,然后利用粗细公差搜索同一个空间粒子在4个相机上拍摄到的4个粒子,最后用4个匹配的粒子确定该粒子的空间位置。第3步是进行速度处理,在A帧和B帧中利用粒子追踪技术获得单个粒子的3D速度矢量,并生成包含粒子3D位置和速度的*.PV3D文件。第4步是进行速度插值处理,即把粒子矢量插值到一个规则的网格上,并生成一个包含3D速度网格数据的*.GV3D文件,可以用于流场可视化等其他后处理。
图5为A区域4个垂直截面有无护坡的试验结果,速度标尺为0～0.2 m/s。由图5可得,在无护坡装置时,截面V1、V2、V4中靠近进水池底部区域的速度矢量图大部分呈红色,说明该区域流速大部分接近0.2 m/s;加装护坡装置后,截面V1～V3中靠近进水池底部区域的速度矢量图大部分呈黄绿色,该区域流速大部分接近0.15 m/s。而该泵站进水池长度和宽度接近,过大的流速可能造成进水池底部区域的回流。且在无护坡装置时,截面V1和V4底部区域存在明显的沿流速方向斜向上的分流;装护坡后,则截面底部没有出现分流。通过对速度矢量中速度分量做标准差,可以对各截面有无护坡的流速均匀度的相对大小进行评估。由图6可得,加装护坡后,A区域各截面速度分量的标准差相比无护坡情况要小,反映了各截面x方向和y方向速度分量相对均值变化较小,流速均匀度较高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]轴流泵装置中侧壁漩涡特性及消涡研究[J]. 宋希杰,刘超,罗灿,雷镇. 流体机械. 2018(06)
[2]城市污水泵站前池流态改善措施的研究[J]. 宋静. 江苏农机化. 2005(01)
[3]泵站圆形进水池进水流态及水泵性能研究[J]. 冯建刚,徐辉,陈毓陵,何逢标. 排灌机械. 2003(05)
[4]泵站前池中泥沙沉积分析试验研究[J]. 钟迪锋,刘朴,韦鹤平. 同济大学学报(自然科学版). 2001(07)
[5]给、排水泵站进水流态紊乱的危害与对策[J]. 田家山. 河海大学学报. 1988(02)
硕士论文
[1]非均匀来流开敞式水泵吸水口前流动的试验研究[D]. 李萌.清华大学 2005
本文编号：3145355
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/3145355.html
