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大型泵站进水流场组合式导流墩整流效果分析 被引量：67
1
作者 资丹 王福军 +4 位作者 姚志峰 侯亚康 肖若富 何成连 阳恩宝 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第16期71-77,共7页
大型泵站前池和进水池经常存在表面旋涡和附壁涡,从而影响水泵运行稳定性。而由于大型泵站的尺度大,单一型式的导流墩很难改善这类泵站的进水流场。该文以广东省永湖泵站为研究对象,采用数值计算和现场测试相结合的方法,研究了组合式导... 大型泵站前池和进水池经常存在表面旋涡和附壁涡,从而影响水泵运行稳定性。而由于大型泵站的尺度大,单一型式的导流墩很难改善这类泵站的进水流场。该文以广东省永湖泵站为研究对象,采用数值计算和现场测试相结合的方法,研究了组合式导流墩在改善大型泵站前池、进水池流态方面的效果,构建了由八字型导流墩、川字型导流墩和十字型消涡板相结合的组合式导流墩。三维流体动力学计算发现,组合式导流墩利用前端的八字型导流墩降低前池扩散角,减弱前池大尺度表面旋涡,借助后续的川字型导流墩调整流动均匀度,将水流均匀导入进水池,再通过水泵吸水喇叭管下部的十字型消涡板去除水泵吸水喇叭管周边的附底涡,提高流速分布均匀度,经计算喇叭管底面、水泵进口断面流速分布均匀度分别提高了7.8%、10.6%。实际测试表明,组合式导流墩将水泵最大压力脉动降低17.1%,将水泵振动由D区降低到C区,达到水泵技术标准规定的振动要求,保证了泵站的安全稳定运行。该研究对大型泵站建设提供了参考。 展开更多
关键词 泵 数值分析 模型 泵站 前池 导流墩 整流
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开机组合对泵站进水系统泥沙浓度分布的影响 被引量：15
2
作者 资丹 王本宏 +2 位作者 王福军 何春汛 薛塞光 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期59-68,共10页
针对泵站来流含沙条件下不同开机组合对进水系统泥沙浓度分布的影响问题,该研究开展了基于欧拉-欧拉算法的大型泵站进水系统固液两相流数值分析。首先,为了定量描述泥沙对流场均匀性的影响,对比分析了清水和浑水情况下进水流场的流速分... 针对泵站来流含沙条件下不同开机组合对进水系统泥沙浓度分布的影响问题,该研究开展了基于欧拉-欧拉算法的大型泵站进水系统固液两相流数值分析。首先,为了定量描述泥沙对流场均匀性的影响,对比分析了清水和浑水情况下进水流场的流速分布均匀度和回流系数,发现质量浓度10 kg/m^(3)且粒径为25μm的泥沙会使进水流场内的同轴漩涡变成沿水深方向更大尺度的螺旋状漩涡,进水池内的回流系数增长20.6%,流速分布均匀度下降8%。其次,通过对不同开机台数和机组组合方式下进水系统内泥沙浓度分布的对比分析,发现前池和进水池两侧边壁附近泥沙浓度最高,与引渠等宽的中心区域泥沙浓度最低,两侧边壁的泥沙浓度随开机台数的减少而增大,边机组不运行会破坏流场的对称性并在边机组与边壁区域形成死水区或漩涡区,增大泥沙浓度;基于开机组合的多工况分析,建立来流速度与流场内泥沙沉积效率的二次多项式模型。最后,开展了泥沙浓度与速度之间的相关性分析,发现泥沙浓度与横向速度平方呈幂函数关系,当泥沙粒径为25μm且质量浓度为10 kg/m^(3)时,进水流场的不淤速度为0.421 m/s,并且不淤速度随开机台数的减少而降低。研究结果可为含沙泵站进水系统防淤措施设计提供依据。 展开更多
关键词 泵站 数值模拟 两相流 泥沙浓度 进水系统 开机组合
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装备封闭式吸水罐的泵站水力学特性 被引量：2
3
作者 资丹 田明 +1 位作者 邹玉涛 王福军 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期768-772,共5页
针对吉林省某高扬程调水泵站进行了CFD数值计算.在网格无关性检查的基础上,采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对单泵运行、2台泵和3台泵同时运行的不同工况进行计算.从水力损失、流线图、流速分布均匀度和速度加权平均角度等方面对比... 针对吉林省某高扬程调水泵站进行了CFD数值计算.在网格无关性检查的基础上,采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对单泵运行、2台泵和3台泵同时运行的不同工况进行计算.从水力损失、流线图、流速分布均匀度和速度加权平均角度等方面对比分析了这些工况的水力损失和内部流场的差异.研究结果表明,边机组在吸水罐内没有正对喇叭管的旋涡,对应的吸水管内流线较为光顺,未发生"S"型扭曲.对于单泵或多泵组合运行,边机组和边机组组合运行时的流速分布均匀度和速度加权平均角度最高,比中间机组和中间机组组合运行时的分别平均高1.8%,5.602°.因此,装备封闭式吸水罐的泵站,中间机组的流态较边机组恶劣,而边机组的流态反而较好.这一结论与常规开敞式泵站恰好相反.针对这类泵站,若需要单泵或者是2台泵运行时,建议优先考虑1台边机组或2台边机组组合的运行方式. 展开更多
关键词 吸水罐 泵站 机组 流动特性
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基于响应曲面模型的泵站进水池参数优化方法研究 被引量：24
4
作者 资丹 王福军 +3 位作者 姚志峰 叶长亮 许建中 李端明 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期594-607,共14页
泵站进水池的结构参数,特别是吸水喇叭管参数取值对泵站整体流态影响很大。本文基于响应曲面模型和CFD数值模拟,以垂直布置的吸水喇叭管悬空高、后壁距和淹没深度为设计变量,以进水池压力场、速度场和涡量场评价指标的加权函数为目标函... 泵站进水池的结构参数,特别是吸水喇叭管参数取值对泵站整体流态影响很大。本文基于响应曲面模型和CFD数值模拟,以垂直布置的吸水喇叭管悬空高、后壁距和淹没深度为设计变量,以进水池压力场、速度场和涡量场评价指标的加权函数为目标函数,进行2因素和3因素的优化设计分析。研究结果表明,变量之间对进水池流态的交互作用较大,淹没深度对最优悬空高、后壁距的影响不可忽略,且淹没深度与悬空高的交互作用(P=0.0019)较其与后壁距的交互作用(P=0.0696)大。针对本文垂直布置型式的吸水喇叭管,推荐最优参数组合是悬空高0.77 D,后壁距0.37 D,淹没深度2.19 D。在该组合下实际值与预测值误差不大于4.82%,与泵站设计规范推荐值相比,其计算域水力损失降低0.98%,流速分布均匀度提高5.92%,机组纵剖面涡量分布特征值降低3.1倍,大大改善了进水池的流态。这表明所建立的二次多项式响应面模型能够较精确地表示设计变量与目标函数之间的关系,基于响应曲面模型的优化设计方法可有效用于泵站进水流场的流态优化。 展开更多
关键词 泵站 悬空高 后壁距 淹没深度 响应曲面模型
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边界层网格尺度对泵站流场计算结果影响研究 被引量：41
5
作者 资丹 王福军 +1 位作者 陶然 侯亚康 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期139-149,共11页
壁面处的y＋值是体现壁面边界层网格尺度的主要参数,对泵站流场数值计算结果有重要影响。为明确不同计算目标对y＋的依赖性,以一泵站为研究对象,在网格数量无关性检查的基础上,从网格划分难易程度、数值计算精度和效率方面提出3种网格... 壁面处的y＋值是体现壁面边界层网格尺度的主要参数,对泵站流场数值计算结果有重要影响。为明确不同计算目标对y＋的依赖性,以一泵站为研究对象,在网格数量无关性检查的基础上,从网格划分难易程度、数值计算精度和效率方面提出3种网格划分方案：全局非结构网格方案,指定边界层高度的全局非结构网格方案,以及指定边界层高度的分块结构网格方案,对应的y＋值分别为10-2 000、10-1 000、10-500。方案二与方案三在模拟得到的流速分布均匀度方面几乎没有差别,涡量场的漩涡数量、涡量值和漩涡核心区分布位置也非常接近,而方案一则与之相差较大。研究发现,当只需了解泵站宏观水力性能时,可采用简单易行的方案一所对应的网格方案,y＋范围可适当放宽到0-2 000;当要预测进水部分流场的流动特性,特别是漩涡分布特性时,需确保y＋位于1 000以内,可采用方案二的网格方案;若对进水流场进行详细研究,或者进行除涡装置的研究时,则需使得整个计算域的y＋满足30-500的要求,即采用方案三的网格方案。 展开更多
关键词 泵站 流场计算 边界层网格尺度 漩涡
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大型泵站进水流场十字消涡板整流特性研究 被引量：12
6
作者 顼晓嫒 王福军 资丹 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期101-110,共10页
为研究十字消涡板对喇叭管下方水体及进入喇叭管内部水体的整流效果,以一大型泵站为研究对象,采用CFD计算方法进行了泵站流场数值模拟。研究发现,不设置消涡装置时,进水池存在大尺度回流和旋涡,并且在喇叭管正下方存在高速度及高涡量区... 为研究十字消涡板对喇叭管下方水体及进入喇叭管内部水体的整流效果,以一大型泵站为研究对象,采用CFD计算方法进行了泵站流场数值模拟。研究发现,不设置消涡装置时,进水池存在大尺度回流和旋涡,并且在喇叭管正下方存在高速度及高涡量区,从而导致水泵进口流态恶化。在设置了高宽比分别为6:8,6:15和6:24的三种十字消涡板后,进水池流场、吸水喇叭口入口断面及水泵进口断面的流速均匀性均有显著变化。相对于高宽比为6:8和6:24的方案,高宽比为6:15的方案能明显减小进水流场底面上高速区,流场变得更加均匀,使得吸水喇叭管中轴线纵剖面上的涡量分布特征值由不设置消涡装置时的0.508减小到0.101,喇叭管入口断面的涡量分布特征值由0.495减小至0.098,喇叭口入口断面的流速均匀度最大提高4.1%,水泵进口断面的均匀度最大提高3.2%。研究结果对大型泵站进水池流态控制有一定指导意义。 展开更多
关键词 泵站 数值模拟 十字消涡板 高宽比 整流
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