基于数值模拟的泵站前池水流流态及压力管道振动特性研究
发布时间：2020-12-26 23:12
大型提水泵站在我国水利输水中发挥着十分重要的作用,宁夏盐环定扬黄工程（后称“盐环定工程”）是为解决当地人畜饮水问题、发展灌溉农业、改善生态环境而兴建的一项民生工程。但受早期技术手段及建设资金等限制,加之大多泵站始建于上世纪,运行时长久远使得盐环定工程达不到设计供水能力,工程效益得不到应有发挥。鉴于此,本文分别针对泵站前池水流流态紊乱、变频器调频使水泵偏离高效区及泵站压力管道流激振动三个问题展开研究。针对泵站前池水流流态紊乱的问题,本文基于Realizable k-ε湍流模型对泵站进水池水流流态进行数值计算,并与HXH03-1S型超声波多普勒流速流向仪在泵站进水池的原型监测结果进行对比,验证数值模拟结果的准确性并提出不同开机组合的高效优化方案;针对水泵偏离高效区运行的问题,本文通过实验研究得出不同转速下对应的流量与装置效率,并基于最小二乘法对所得数据进行拟合分析,拟合出适用于SFWP80-800型水泵的经验公式;针对泵站压力管道流激振动问题,建立基于ALGOR软件的流固耦合有限元数值模型,通过管道流态分析与模态识别进行管道振动的水动力学响应分析,并采用DASP振动测试系统获取振动信号对其...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
基于数值模拟的泵站前池水流流态及压力管道振动特性分析8图2.2DASP测试系统仪器连接示意图通过前期设置参数，运行DASP测试系统，点击“采样测试”即可进入信号采集部分，然后通过DASP系统对信号进行处理，其工作流程如下。图2.3DASP振动测试系统工作流程图工程结构拾振器数据线数据采集仪微机
基于数值模拟的泵站前池水流流态及压力管道振动特性分析12图3.1正向前池结构模型图图3.2正向前池水体模型图图3.3正向前池网格划分图侧向进水前池相对正向进水前池来说，由于来水方向与出水方向不平行，更易导致池内产生漩涡，造成流态不稳定形成淤积，泥沙大量淤积于前池入口外侧边壁处，前池末端水泵吸水管堵塞严重，甚至堵塞水泵吸水管，水泵叶轮空蚀严重，泵站提水运行效率显著下降。为获取淤积状态下的泵站进水前池三维几何模型，对泵站进水前池进行现场勘察后，选用LeicaHSDC10瑞士徕卡三维激光扫描仪对淤积状态下的进水前池进行现场扫描，再运用配套的Cyclone后处理软件将点云数据进行拼接，从而得到典型进水前池的点云模型，以此构建出泵站进水前池淤积状态下的三维几何模型。典型侧向泵站进水前池的点云模型及三维几何模型图分别如图3.4、图3.5所示。图3.4侧向前池点云模型图3.5侧向前池三维几何模型为了保证前池流态数值模拟的真实性，减小计算域进口固定边界条件对前池内部流场的影响，本次模拟研究选取泵站进水前池段（水平段和斜坡段）以及包含上游10m引水渠、渐变段、拦污栅段、集水室和水泵吸水管为一个完整的计算域，模拟工况为2#、3#、4#、5#、7#、8#机组开启，1#、6#机组关闭。将三维激光扫描仪获取的点云数据经逆向建模软件处理后导入ICEM软件中，依据典型泵站实际尺寸建立前池三维几何模型。
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维激光扫描技术在建筑立面测绘中的应用[J]. 张立,宋莉. 测绘通报. 2019(09)
[2]基于最大信息系数的偏最小二乘特征筛选算法[J]. 黄新,刘伟平. 轻纺工业与技术. 2019(09)
[3]IVMD对泵站管道振动响应趋势的预测分析[J]. 张建伟,华薇薇,侯鸽. 振动.测试与诊断. 2019(03)
[4]多普勒流速仪测量数据挖掘与二次开发研究[J]. 高超,邓瑶,张小潭,赵磊. 水力发电. 2019(07)
[5]地面三维激光扫描测量技术及其应用与发展趋势分析[J]. 李永超,吴桥. 冶金与材料. 2019(01)
[6]三维激光扫描技术及其在地形地质测量中的应用[J]. 雷泽飞. 世界有色金属. 2018(23)
[7]考虑流固耦合的泵站压力管道激振特性有限元分析[J]. 徐存东,田俊姣,王国霞,王亚楠,高懿伟,张锐. 水电能源科学. 2018(10)
[8]梯级泵站管道TMD振动控制仿真与减振优化[J]. 张翌娜,王立彬,张建伟,王涛,江琦,温嘉琦. 水电能源科学. 2018(08)
[9]单侧向泵站进水前池流态数值模拟与改善[J]. 韩峰,梁金栋. 中国农村水利水电. 2018(08)
[10]激光扫描隧洞变形与岩体结构面测试技术及应用[J]. 许度,冯夏庭,李邵军,吴世勇,邱士利,周扬一,高要辉. 岩土工程学报. 2018(07)
硕士论文
[1]基于CFD数值模拟的泵站前池流态分析及其对淤积形态的影响研究[D]. 王国霞.华北水利水电大学 2018
[2]SVM算法在泵站管道及重力坝结构振动预测中的应用[D]. 刘轩然.华北水利水电大学 2018
本文编号：2940618
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
基于数值模拟的泵站前池水流流态及压力管道振动特性分析8图2.2DASP测试系统仪器连接示意图通过前期设置参数，运行DASP测试系统，点击“采样测试”即可进入信号采集部分，然后通过DASP系统对信号进行处理，其工作流程如下。图2.3DASP振动测试系统工作流程图工程结构拾振器数据线数据采集仪微机
基于数值模拟的泵站前池水流流态及压力管道振动特性分析12图3.1正向前池结构模型图图3.2正向前池水体模型图图3.3正向前池网格划分图侧向进水前池相对正向进水前池来说，由于来水方向与出水方向不平行，更易导致池内产生漩涡，造成流态不稳定形成淤积，泥沙大量淤积于前池入口外侧边壁处，前池末端水泵吸水管堵塞严重，甚至堵塞水泵吸水管，水泵叶轮空蚀严重，泵站提水运行效率显著下降。为获取淤积状态下的泵站进水前池三维几何模型，对泵站进水前池进行现场勘察后，选用LeicaHSDC10瑞士徕卡三维激光扫描仪对淤积状态下的进水前池进行现场扫描，再运用配套的Cyclone后处理软件将点云数据进行拼接，从而得到典型进水前池的点云模型，以此构建出泵站进水前池淤积状态下的三维几何模型。典型侧向泵站进水前池的点云模型及三维几何模型图分别如图3.4、图3.5所示。图3.4侧向前池点云模型图3.5侧向前池三维几何模型为了保证前池流态数值模拟的真实性，减小计算域进口固定边界条件对前池内部流场的影响，本次模拟研究选取泵站进水前池段（水平段和斜坡段）以及包含上游10m引水渠、渐变段、拦污栅段、集水室和水泵吸水管为一个完整的计算域，模拟工况为2#、3#、4#、5#、7#、8#机组开启，1#、6#机组关闭。将三维激光扫描仪获取的点云数据经逆向建模软件处理后导入ICEM软件中，依据典型泵站实际尺寸建立前池三维几何模型。
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维激光扫描技术在建筑立面测绘中的应用[J]. 张立,宋莉. 测绘通报. 2019(09)
[2]基于最大信息系数的偏最小二乘特征筛选算法[J]. 黄新,刘伟平. 轻纺工业与技术. 2019(09)
[3]IVMD对泵站管道振动响应趋势的预测分析[J]. 张建伟,华薇薇,侯鸽. 振动.测试与诊断. 2019(03)
[4]多普勒流速仪测量数据挖掘与二次开发研究[J]. 高超,邓瑶,张小潭,赵磊. 水力发电. 2019(07)
[5]地面三维激光扫描测量技术及其应用与发展趋势分析[J]. 李永超,吴桥. 冶金与材料. 2019(01)
[6]三维激光扫描技术及其在地形地质测量中的应用[J]. 雷泽飞. 世界有色金属. 2018(23)
[7]考虑流固耦合的泵站压力管道激振特性有限元分析[J]. 徐存东,田俊姣,王国霞,王亚楠,高懿伟,张锐. 水电能源科学. 2018(10)
[8]梯级泵站管道TMD振动控制仿真与减振优化[J]. 张翌娜,王立彬,张建伟,王涛,江琦,温嘉琦. 水电能源科学. 2018(08)
[9]单侧向泵站进水前池流态数值模拟与改善[J]. 韩峰,梁金栋. 中国农村水利水电. 2018(08)
[10]激光扫描隧洞变形与岩体结构面测试技术及应用[J]. 许度,冯夏庭,李邵军,吴世勇,邱士利,周扬一,高要辉. 岩土工程学报. 2018(07)
硕士论文
[1]基于CFD数值模拟的泵站前池流态分析及其对淤积形态的影响研究[D]. 王国霞.华北水利水电大学 2018
[2]SVM算法在泵站管道及重力坝结构振动预测中的应用[D]. 刘轩然.华北水利水电大学 2018
本文编号：2940618
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/2940618.html
