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潛水泵安裝圖 => 泵站構建池設施整治舉措

發(fā)布日期：[2017-12-20] 共閱[4412]次

1關(guān)于泵站前池流態(tài)，以往主要依靠水泵站物理模型試驗進(jìn)行分
析，通常用流速儀測量分布點(diǎn)流速或應用PIV及LDA進(jìn)行流場(chǎng)顯
示，近年來(lái)，為了提高分析效率和研究更精細流場(chǎng)， CFD成為一
種常用的研究手段。
　　城市排水泵站前池的特點(diǎn)是擴散角大、有壓管涵進(jìn)水。有壓
管涵進(jìn)水易形成主流居中；擴散角大會(huì )造成脫壁回流，進(jìn)而前池
流態(tài)紊亂、流速分布不均，引起同池不同水泵運行狀態(tài)差異大甚
至會(huì )造成機組振動(dòng)，因此，對城市排水泵站前池必須研究合適的
整流措施。底坎是一種適用于清水泵站前池整流的工程措施，應
用于排水泵站則會(huì )造成泥沙在池中大量淤積；導流墩整流能有效
地改善因擴散角大而造成的不良流態(tài)，但在調整有壓管涵進(jìn)水附
壁射流形成的不良流態(tài)方面作用有限。本文提出用導流板進(jìn)行整
流，并應用CFD對導流板不同布置條件不同工況下的前池流場(chǎng)進(jìn)行
研究分析。
　　2數學(xué)模型和計算方法
　�。�1）湍流模型。
　　k-ε模型是最常用的湍流模型，考慮到前池的流動(dòng)特點(diǎn)，選
用RANS方法中的可行化k-ε模型（Realizablek-εModel， Rk-
ε），因為該模型在模擬強逆壓力梯度、射流擴散率、分離、回
流、旋轉上有較高精度。
　�。�2）邊壁處理。RANS湍流模擬方法是用時(shí)間平均后的N - S
方程模擬平均流動(dòng)，用湍流模型描述湍動(dòng)，用它模擬帶邊壁的流
場(chǎng)時(shí)，必須對邊壁加以特別處理，常用的邊壁處理方法是壁函數
法。
　�。�3）自由水面模擬。前池自由水面大多采用“剛蓋假定”，
本文則采用更加接近實(shí)際的VOF多相流模型。VOF由Hirt和
Nichols（1981）首先提出，是一種跟蹤兩種或多種互不穿透流體
間界面的方法。
　�。�4）數值格式。采用非結構化網(wǎng)格剖分計算區域，用有限體
積法進(jìn)行控制方程離散。為保證計算精度，采用二階迎風(fēng)格式，
隱式求解。
　�。�5）計算對象與邊界條件。如所示為一典型的城市排水泵
站，安裝3臺水泵機組。前池擴散角8012°，縱向底坡01105，池
長(cháng)1512 m；進(jìn)水箱涵出口斷面為4 m （寬）×214 m （高）的矩
形；進(jìn)水流道進(jìn)口斷面為邊長(cháng)2175 m的正方形。本文研究的前池
幾何形狀左右對稱(chēng)，最典型的工況是三機同時(shí)運行，通常情況下
宏觀(guān)平均的流場(chǎng)參數也應該是對稱(chēng)的，因此，為節省計算量，僅
取對稱(chēng)流場(chǎng)的一半進(jìn)行計算，見(jiàn)2.
　　根據模型特點(diǎn)和計算條件，計算中給定2所示的邊界條件，即
進(jìn)水箱涵進(jìn)口Inlet給定流速，進(jìn)水流道出口Outlet - 1和Outlet
- 2給定出流流速，對稱(chēng)面Symmetry給定對稱(chēng)條件，水池上方邊界
Top給定大氣壓力。計算網(wǎng)格單元大約80萬(wàn)。
　　3計算工況與模擬結果
　　導流板布置的主要參數有導流板傾斜角度θ、板下緣懸空高
度H1、設置位置L1，如1.要達到整流的效果，則必須改變主流居
中狀況，則板下緣懸空高度不能太大。板下緣懸空高度也與板設
置位置有關(guān)， L1較大時(shí)，則H1可以設置得大一些。而從水頭損失
角度，板傾斜角度不宜太小，板下緣懸空高度也不宜太小。上述
幾個(gè)參數之間彼此關(guān)聯(lián)，單純的理論分析很困難。本文針對不同
的導流板傾斜角度θ、板下緣懸空高度H1與設置位置L1，選取13
個(gè)不同計算工況（見(jiàn)1）進(jìn)行了數值模擬。經(jīng)過(guò)模擬分析，當H 1
= 115 h （ h為進(jìn)口箱涵高度）、板傾斜角度45°、設置位置L 1
= 0142 L 2（池長(cháng)）時(shí)整流效果最好。對應工況9的模擬結果如3
～6所示（箱涵出口斷面X=0）。
　　1計算工況
　　4結論
　�。�1）采取導流板整流后，水流在平面上基本消除了回流區和
漩渦等不良水力現象，進(jìn)入進(jìn)水流道的水流趨于均勻，邊機組與
中間機組水泵進(jìn)流條件差異��；前池底部流速增大，有利于減少
泥沙淤積；水流在立面上存在由前池后壁向內劇烈翻滾的水力現
象，水頭損失雖有所增加，但對減緩泥沙沉降有利。
　�。�2）泵站前池導流板整流效果主要與導流板傾斜角度θ導流
板下緣懸空高度H1及導流板的設置位置L1有關(guān)，通過(guò)CFD研究得
到：導流板傾斜角度以45°為最佳；導流板下緣懸空高度H1可取
115 h （進(jìn)水箱涵高度）；設置位置L1�。�0140～0145）
L2（前池縱向長(cháng)度）。


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