高塘湖排澇泵站前池優(yōu)化數(shù)值模擬與模型試驗研究.pdf

1、高塘湖排澇泵站位于安徽省淮河南岸窯河流域下游，通過窯河閘、窯河與淮河相通，具有抽排功能。前池是高塘湖排澇泵站的重要組成部分，其內(nèi)部流態(tài)對泵站高效、安全地運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。前池流態(tài)紊亂，會降低泵站效率。布局合理、流態(tài)平順、水頭損失小的前池結(jié)構(gòu)形式，可以為水泵提供良好的進(jìn)水條件，確保泵站高效、低耗地運(yùn)行。
　　本文研究分為數(shù)值模擬和模型試驗兩部分。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)利用UG軟件建立三維模型，然后用GAMBIT軟

2、件劃分非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格;再利用標(biāo)準(zhǔn)k-ε紊流模型，借助數(shù)值模擬軟件FLUENT，建立數(shù)學(xué)模型對原設(shè)計方案進(jìn)行數(shù)值模擬，并運(yùn)用SIMPLEC算法進(jìn)行求解。數(shù)值計算的結(jié)果表明:該工程原設(shè)計方案前池內(nèi)存在旋渦和偏流，導(dǎo)致進(jìn)水流道內(nèi)流速分布不均，該工程原設(shè)計方案存在不足。因此，需進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。
　　(2)針對該工程原設(shè)計方案中存在的不足，采用改變前池底坡和翼墻形式、尺寸兩種方案進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。以前池內(nèi)旋渦面積的大小和前池典型斷面流速的均勻度為控制

3、條件對改進(jìn)優(yōu)化方案進(jìn)行分析研究，結(jié)果表明，延長前池底坡，可以明顯改善前池的流態(tài)，但是隨著底坡i的減小優(yōu)化改善效果變差。相同坡長的情況下，兩段底坡的方案改善作用更明顯。改變翼墻的形狀、尺寸并向上游前池方向延伸，使前池內(nèi)的水流流態(tài)收縮平順。同等條件下橢圓弧翼墻對本工程前池流態(tài)的改善優(yōu)于圓弧翼墻和八字翼墻。
　　(3)按照重力相似準(zhǔn)則，模型試驗比尺選定1∶30。根據(jù)糙率相似準(zhǔn)則，采用正態(tài)模型。試驗中，采用塑料懸浮粒子和化學(xué)示蹤粒子來分別

4、模擬面層及底層水流流態(tài)的分布，觀測、采集數(shù)據(jù)，并繪制流態(tài)及流速分布圖進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明，該工程原方案前池內(nèi)水力特性的數(shù)值模擬與模型試驗結(jié)果基本一致。
　　(4)采用模型試驗的方法對典型優(yōu)化改進(jìn)方案的前池流態(tài)進(jìn)行研究，分析對比各典型方案下模型試驗中前池流態(tài)及流速分布，并以此驗證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　本文通過對高塘湖排澇泵站工程前池水力特性的研究表明，該工程前池流態(tài)的數(shù)值模擬和模型試驗結(jié)果基本一致。數(shù)值模擬可有效指導(dǎo)模