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 潛水泵安裝圖 => 泵站構(gòu)建池設(shè)施整治舉措  
發(fā)布日期：[2017-12-20]    共閱[5255]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(yàn)進(jìn)行分
析，通常用流速儀測(cè)量分布點(diǎn)流速或應(yīng)用PIV及LDA進(jìn)行流場(chǎng)顯
示，近年來，為了提高分析效率和研究更精細(xì)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(kuò)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(kuò)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(yùn)行狀態(tài)差異大甚
至?xí)斐蓹C(jī)組振動(dòng)，因此，對(duì)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(yīng)
用于排水泵站則會(huì)造成泥沙在池中大量淤積；導(dǎo)流墩整流能有效
地改善因擴(kuò)散角大而造成的不良流態(tài)，但在調(diào)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(dǎo)流板進(jìn)行整
流，并應(yīng)用CFD對(duì)導(dǎo)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(shù)學(xué)模型和計(jì)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?yàn)樵撃Ｐ驮谀M強(qiáng)逆壓力梯度、射流擴(kuò)散率、分離、回
流、旋轉(zhuǎn)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(duì)邊壁加以特別處理，常用的邊壁處理方法是壁函數(shù)
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(shù)值格式。采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格剖分計(jì)算區(qū)域，用有限體
積法進(jìn)行控制方程離散。為保證計(jì)算精度，采用二階迎風(fēng)格式，
隱式求解。
　�。�5）計(jì)算對(duì)象與邊界條件。如所示為一典型的城市排水泵
站，安裝3臺(tái)水泵機(jī)組。前池?cái)U(kuò)散角8012°，縱向底坡01105，池
長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2175 m的正方形。本文研究的前池
幾何形狀左右對(duì)稱，最典型的工況是三機(jī)同時(shí)運(yùn)行，通常情況下
宏觀平均的流場(chǎng)參數(shù)也應(yīng)該是對(duì)稱的，因此，為節(jié)省計(jì)算量，僅
取對(duì)稱流場(chǎng)的一半進(jìn)行計(jì)算，見2.
　　根據(jù)模型特點(diǎn)和計(jì)算條件，計(jì)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(duì)稱面Symmetry給定對(duì)稱條件，水池上方邊界
Top給定大氣壓力。計(jì)算網(wǎng)格單元大約80萬。
　　3計(jì)算工況與模擬結(jié)果
　　導(dǎo)流板布置的主要參數(shù)有導(dǎo)流板傾斜角度θ、板下緣懸空高
度H1、設(shè)置位置L1，如1.要達(dá)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(shè)
置位置有關(guān)， L1較大時(shí)，則H1可以設(shè)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(shù)之間彼此關(guān)聯(lián)，單純的理論分析很困難。本文針對(duì)不同
的導(dǎo)流板傾斜角度θ、板下緣懸空高度H1與設(shè)置位置L1，選取13
個(gè)不同計(jì)算工況（見1）進(jìn)行了數(shù)值模擬。經(jīng)過模擬分析，當(dāng)H 1
= 115 h （ h為進(jìn)口箱涵高度）、板傾斜角度45°、設(shè)置位置L 1
= 0142 L 2（池長）時(shí)整流效果最好。對(duì)應(yīng)工況9的模擬結(jié)果如3
～6所示（箱涵出口斷面X=0）。
　　1計(jì)算工況
　　4結(jié)論
　�。�1）采取導(dǎo)流板整流后，水流在平面上基本消除了回流區(qū)和
漩渦等不良水力現(xiàn)象，進(jìn)入進(jìn)水流道的水流趨于均勻，邊機(jī)組與
中間機(jī)組水泵進(jìn)流條件差異�。磺俺氐撞苛魉僭龃�，有利于減少
泥沙淤積；水流在立面上存在由前池后壁向內(nèi)劇烈翻滾的水力現(xiàn)
象，水頭損失雖有所增加，但對(duì)減緩泥沙沉降有利。
　�。�2）泵站前池導(dǎo)流板整流效果主要與導(dǎo)流板傾斜角度θ導(dǎo)流
板下緣懸空高度H1及導(dǎo)流板的設(shè)置位置L1有關(guān)，通過CFD研究得
到：導(dǎo)流板傾斜角度以45°為最佳；導(dǎo)流板下緣懸空高度H1可取
115 h （進(jìn)水箱涵高度） ；設(shè)置位置L1取（0140～0145）
L2（前池縱向長度）。
 
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