圆形立柱对侧向进水泵站前池流态的影响及其整流机理

发布时间：2021-09-24 02:59

　　利用计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）模拟软件研究单排圆形立柱对侧向进水泵站前池流态的改善情况,及其参数对回流区范围大小和进口断面行近流速均匀度的影响.计算结果表明,单排圆形立柱可使水流向前池两侧分流,缩小边坡回流区范围,使进口断面行近流速更均匀,有效改善水流流态.单排圆柱宜布置在距离进水池31.05D₀（D₀为吸水管直径）处,圆柱间距越大、数量越少,其阻水分流效果越不明显. 

【文章来源】：扬州大学学报(自然科学版). 2020,23(01)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

某侧向进水泵站前池(a)和圆形立柱(b)示意图

1.4 网格无关性分析计算采用CFX软件, 离散格式为一阶迎风格式.对引渠、前池和进水池采用非结构化网格化分.为确定合理的网格计算数量, 设计了不同尺寸的网格化分方案, 网格数分别为69.8万、91.4万、117.4万、143.7万、169.3万、191.7万、220.9万、250.3万、281.2万和310.4万.网格质量评判指标为引渠、前池、进水池和吸水管的水力总损失Hf=(Pin-Pout)/(ρg), 式中Pin和Pout分别为进口断面2-2和吸水管出口断面的压强; g为重力加速度, 取9.8 m·s-2.图2为不同网格数量模型水力损失的计算结果.由图2可知,网格数量少于220万时, 水力损失数值波动较大, 当网格数超过220万时, 水力损失变化较小, 故以网格数为220万进行计算, 网格质量为0.83.

图3和4分别是不同整流方案下的前池面层流线图, 行近流速和流速均匀度图.由图3(a)、4(a)可知, 无圆形立柱时, 边坡处有较大范围的回流, 断面1-1流速分布不均, 1、2号机组流速较小, 其余机组的流速较大.流速过大会加速水泵的磨损, 流速较小又降低水泵的效率, 所以本文通过加设圆形立柱以改善前池流态.模型试验中以Froude准则为基础, 模拟泵站前池进水流态, 预演出前池的回流区域,并用光电式旋浆流速仪测定流速.对比试验测得的断面1-1的行近流速值(见图4(a)), 1号机组至5号机组的流速逐渐增大,数值模拟结果与模型试验结果的数值大小及变化趋势基本一致, 表明该数值模拟方法适用于研究侧向进水前池整流问题.图4 不同整流方案下断面1-1行近流速图(a)和流速均匀度图(b)

【参考文献】：
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本文编号：3406956