多单元泵站前流的流动特性和组合精馏

多单元泵站前流的流动特性和组合精馏

泵站前池是连接引渠和水泵进水池的水工建筑物,前池分为正向进水前池和侧向进水前池。前池流态的优劣直接影响到进水池水流流动状态与机组的运行,流态紊乱会导致进水池内产生大面积回流,水泵机组效率降低,严重时会出现泥沙淤积,水泵机组振动和汽蚀现象,影响机组运行安全。因此前池的流态非常重要,为了优化前池的水流流动状态,通过增设不同的整流措施来到达效果,为水泵的工作运行提供良好的进水环境,保证水泵机组运行的安全可靠和高效,避免产生振动与回流。本文以某抽水站为工程背景,对多机组泵站前池的流动特性和整流进行研究。研究方法分为数值模拟和模型实验两大部分。数值模拟结果表明多机组泵站正向进水前池内有大面积回流的存在,并且严重影响了进水池前的断面流速分布。在开启不同运行机组的工况下,前池内仍然存在大面积回流,甚至出现主流偏移现象。通过对模型实验测量的数据处理发现,前池两侧存在的大面积回流与数值模拟基本一致;对前池出口断面通过数值模拟计算所得的中层流速均匀度为25%,实验所测得的中层流速均匀度为21%,基本吻合。开启不同台数机组的工况下,前池内的回流位置与大小和数值模拟所计算的结果同样吻合。由此可以得出本文所作的数值模拟结果可信。对于多机组泵站正向进水前池的整流,采用措施是在前池内增设底坎,在增设一道底坎的情况下,设置一道距进水池2.24Hw、坎高为0.4Hw和一道距进水池5.17Hw、坎高为0.5Hw的底坎方案,实验和数值模拟结果均表明一道坎的整流无法同时满足前池内回流的消除和前池出口处断面流速均匀度的要求。采用两道底坎的方式来进行整流,根据不同坎高、不同距离、不同位置的两道底坎来进行分析研究。通过对不同方案下前池内水流流动特性和断面流速均匀度的比较,选出了两道底坎的推荐参数方案为:第一道坎的高度为0.5Hw、第二道坎的高度为0.4Hw,两道坎相对距离为2.24Hw、第二道坎距进水池2.9Hw,坎宽采用0.3Hw。推荐参数的两道底坎将前池内的大面积回流优化为基本无回流,前池出口断面的各层流速均匀度都得到大幅度的改善,上层由原来的31.2%提升至45%,中层由原来的25%提升至66%,满足要求,可以让进水池内的水流流速均匀度和流态更加符合规范;1#机组关闭和1#6#机组关闭的工况下,前池内均存在大面积对称回流,并且1#机组关闭会导致主流偏流;加入推荐的两道底坎方案后,前池内的大面积回流和偏流均得到有效解决。

基本信息

题目多机组泵站前池流动特征和组合整流
文献类型硕士论文
作者雷镇
作者单位扬州大学
导师刘超,张松
文献来源扬州大学
发表年份2020
学科分类工程科技Ⅱ辑
专业分类水利水电工程
分类号TV675
关键词多机组泵站,组合底坎,整流,数值模拟,模型实验
总页数:88
文件大小:8146K

论文目录

摘要
Abstract
符号说明
1 绪论
  1.1 研究目的与意义
  1.2 国内外研究现状
    1.2.1 数值模拟计算
    1.2.2 模型试验
  1.3 本文主要研究的内容以及方法
2 多机组泵站正向进水前池数值模拟计算方法
  2.1 控制方程
    2.1.1 控制方程离散化
  2.2 湍流模型的选用
    2.2.1 VOF模型
    2.2.2 标准k-ε模型
    2.2.3 RNG k-ε模型
    2.2.4 Realizable k-ε模型
  2.3 本文所用软件
  2.4 多机组泵站正向进水前池模型
  2.5 模型的网格划分
  2.6 数值模拟边界条件的设定
    2.6.1 进口边界
    2.6.2 出口边界
    2.6.3 自由表面
    2.6.4 壁面边界
  2.7 流场计算的SIMPLEC算法
  2.8 本章小结
3 原方案多机组泵站正向进水前池数值模拟计算
  3.1 六台机组运行工况下数值模拟
    3.1.1 流速均匀度计算方法和断面位置
    3.1.2 六台机组运行流态分析
    3.1.3 六台机组运行流速均匀度分析
  3.2 五台机组(关闭1#机组)运行工况下数值模拟
    3.2.1 五台机组运行流态分析
    3.2.2 五台机组运行流速均匀度分析
  3.3 四台机组(关闭1#、6#机组)运行工况下数值模拟
    3.3.1 四台机组运行流态分析
    3.3.2 四台机组运行流速均匀度分析
  3.4 本章小结
4 多机组泵站正向进水前池底坎整流
  4.1 各工况下底坎整流方案
  4.2 方案一数值模拟结果
    4.2.1 方案一流态分析
    4.2.2 方案一的流速均匀度分析
  4.3 方案二数值模拟结果
    4.3.1 方案二流态分析
    4.3.2 方案二的流速均匀度分析
  4.4 方案三数值模拟结果
    4.4.1 方案三流态分析
    4.4.2 方案三的流速均匀度分析
  4.5 方案四数值模拟结果
    4.5.1 方案四流态分析
    4.5.2 方案四的流速均匀度分析
  4.6 方案五数值模拟结果
    4.6.1 方案五流态分析
    4.6.2 方案五的流速均匀度分析
  4.7 六台机组运行工况下的各方案综合分析比较
  4.8 五台机组运行工况下的底坎整流
    4.8.1 五台机组运行工况下方案五流态分析
    4.8.2 五台机组运行工况下方案五流速均匀度分析
  4.9 四台机组运行工况下的底坎整流
    4.9.1 四台机组运行工况下方案五流态分析
    4.9.2 四台机组运行工况下方案五流速均匀度分析
  4.10 本章小结
5 多机组泵站正向进水前池模型实验
  5.1 模型比尺
  5.2 模型装置设计基本流程
    5.2.1 引渠、前池、和进水池
    5.2.2 虹吸管
    5.2.3 流速仪的规格
    5.2.4 示踪颗粒的选用
    5.2.5 各断面确定的方法
    5.2.6 流量、水深和流速的确定
    5.2.7 测点布置
    5.2.8 显示回流的方法
  5.3 实验结果分析
    5.3.1 原始方案前池内流动特性
    5.3.2 方案五前池出口断面流速均匀度及流速分布曲线
  5.4 本章小结
6 总结与展望
  6.1 全文总结
  6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间主要科研工作

参考文献

[1] 水泥稳定土在前池地基加固中的应用[J]. 河南水利与南水北调 2017(03)
[2] 大型泵站正向前池防淤优化模拟研究[J]. 武汉大学学报(工学版) 2018(07)
[3] 水电站工程中的前池结构及布置设计研究[J]. 企业技术开发 2016(03)
[4] 泵站侧向进水前池整流措施数值模拟[J]. 中国农村水利水电 2016(05)
[5] 联合泵房前池水力性能优化试验研究[J]. 给水排水 2020(S1)
[6] 泵房进水前池优化试验研究[J]. 水利水电技术 2014(02)
[7] 数值模拟在东江电站前池体型优化中的应用[J]. 中国农村水利水电 2013(03)
[8] 南水北调中线惠南庄泵站进水前池布置方案的分析研究[J]. 南水北调与水利科技 2008(01)
[9] 山区中小电站前池结构布置见解[J]. 小水电 2008(05)
[10] 泵站前池流场的数值模拟[J]. 科技信息 2009(09)
[11] 正向进水泵站前池流态改善模型试验研究[J]. 人民长江 2019(10)
[12] 泵站正向进水前池水流流动均匀性分析[J]. 江苏水利 2017(03)
[13] 径流式水电站前池水位自动控制研究[J]. 河南水利与南水北调 2015(23)
[14] 城市排水泵站前池导流墩整流措施的数值模拟[J]. 江苏农业科学 2013(05)
[15] 循环水泵房正向进水前池水力性能试验研究[J]. 科学之友 2012(01)
[16] 水库电站前池漏水的研究及处理[J]. 科技资讯 2014(06)
[17] 基于前池水位高程的简易灌区量水法[J]. 安徽农业科学 2014(27)
[18] 大型泵站侧向进水前池模拟及水力优化[J]. 水电能源科学 2011(07)
[19] 泵站锥形侧向进水前池水流流动特性分析[J]. 江苏水利 2017(02)
[20] 按前池水位调节机组出力的程序在阿克洽电站的应用[J]. 小水电 2016(03)
[21] 大型泵站正向进水前池流态的数值模拟研究[J]. 人民黄河 2010(07)
[22] 水电站进水前池三维数值模拟[J]. 广西水利水电 2009(02)
[23] 高含沙水泵站前池淤积形态及减淤研究[J]. 中国农村水利水电 2009(11)
[24] 高含沙水泵站前池扩散角试验与分析[J]. 中国农村水利水电 2020(05)
[25] 丰和电排站扩建工程引水前池设计及流态特性分析[J]. 黑龙江水利科技 2016(08)
[26] 超大型城市供水泵站前池导流措施的流场及水力模型研究[J]. 城市道桥与防洪 2013(06)
[27] 虎家崖水电站前池高边坡锚固处理分析[J]. 陕西水利 2009(04)
[28] 泵站前池倒T形底坎整流措施数值模拟[J]. 南水北调与水利科技 2018(02)
[29] 混凝土缺陷处理——平措电厂前池、引水管道渗漏处理[J]. 西藏科技 2010(12)
[30] 忠路电站前池尺寸及水位的拟定[J]. 河南科技 2012(04)

相似文献

[1]泵站有压前池水力特性试验研究[D]. 王本成.河海大学2002
[2]引黄灌区泵站前池泥沙淤积模拟与防治措施研究[D]. 刘辉.华北水利水电大学2016
[3]循环水泵房正向进水前池水力性能探究及结构优化[D]. 李敏.太原理工大学2012
[4]导流墩对侧向进水前池流态改善规律研究[D]. 赵苗苗.扬州大学2019
[5]大扩散角泵站前池底坎整流效果研究[D]. 王世辉.扬州大学2018
[6]水电站前池流场改善措施研究[D]. 刘东生.西华大学2018
[7]基于三维数值模拟的某泵站枢纽前池流态分析与改善[D]. 金玉杰.扬州大学2018
[8]某侧向进水泵站前池流态改善措施研究[D]. 陈齐.扬州大学2019
[9]凌城泵站进水前池整流改善研究[D]. 刘健.扬州大学2018
[10]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
了解 【论文模版】更多文章
多单元泵站前流的流动特性和组合精馏
下载Doc文档