泵站水流運(yùn)動(dòng)特性及水力性能數(shù)值模擬研究.pdf

1、泵站作為耗能大戶，提高其運(yùn)行水力性能具有重要現(xiàn)實(shí)意義。本文研究以南水北調(diào)東線工程泵站建設(shè)和大型泵站更新改造為背景，運(yùn)用三維紊流模擬技術(shù)輔依實(shí)驗(yàn)等研究手段，基于大型計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent為平臺(tái)，對(duì)涉及影響泵站水力性能的過流結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究，揭示泵站內(nèi)部流動(dòng)特性、預(yù)測(cè)水力性能，提出設(shè)計(jì)目標(biāo)。 基于紊流數(shù)值模擬，全面系統(tǒng)地研究了泵站進(jìn)水池、進(jìn)水流道、出水流道及整體泵裝置內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律和水力性能。通過與已有實(shí)驗(yàn)成果比較表明計(jì)算

2、結(jié)果是可信的，今后采用本文研究方法與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合，可充實(shí)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，甚至減少實(shí)驗(yàn)工作量。 提出了從外特性和內(nèi)特性兩方面進(jìn)行泵站進(jìn)水池優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)。采用重整化群紊流模型對(duì)泵站進(jìn)水池進(jìn)行數(shù)值模擬研究，獲得了三維基本流態(tài)，分析了泵站進(jìn)水池設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)水力性能及流態(tài)的影響，在分析吸水管內(nèi)斷面流速分布基礎(chǔ)上，推薦了水泵名義高度的取值。 建立在對(duì)立式泵裝置喇叭管進(jìn)水流道流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值分析的基礎(chǔ)上，提出了喇叭管進(jìn)水流道演化理論。數(shù)值

3、分析了肘形進(jìn)水流道三維流動(dòng)，提出葉輪名義高度控制參數(shù)。 依據(jù)泵站出水流道的水力設(shè)計(jì)基本要求，建立了出水流道水力性能優(yōu)化目標(biāo)數(shù)學(xué)模型。依據(jù)優(yōu)化目標(biāo)，進(jìn)行雙向泵站出水室優(yōu)選和出水流道內(nèi)部流動(dòng)特性分析，結(jié)合泵站改造，提出了雙向泵裝置的出水流道設(shè)計(jì)控制參數(shù)。 采用多參考系模型，通過對(duì)三種不同形式的整體泵裝置的計(jì)算，獲得了內(nèi)部三維流動(dòng)特性，預(yù)測(cè)了水力性能，分析了特征工況與內(nèi)流場(chǎng)的聯(lián)系。泵裝置計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，表明本文的三