封閉式進(jìn)水池幾何參數(shù)水力優(yōu)化CFD研究.pdf

1、封閉式進(jìn)水池作為中小型泵站的一種進(jìn)水形式，具有高度低、基礎(chǔ)開(kāi)挖深度小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、斷面形狀變化單一和易于施工等特點(diǎn)，在工程中得到越來(lái)越多的重視和應(yīng)用。但是由于封閉式進(jìn)水池內(nèi)流態(tài)復(fù)雜，設(shè)計(jì)在某些方面還不完善，結(jié)構(gòu)尺寸未得到較好的優(yōu)化。本文以某泵站更新改造為背景，運(yùn)用CFD技術(shù)，基于N-S方程和RNGk-ε紊流模型，研究封閉式進(jìn)水池幾何參數(shù)水力優(yōu)化，提出可供工程應(yīng)用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
　　(1)對(duì)封閉式進(jìn)水池泵裝置與開(kāi)敞式進(jìn)水池泵裝置的計(jì)算結(jié)

2、果進(jìn)行了分析比較，主要分析了水力特性、流態(tài)、池內(nèi)斷面壓力與速度分布以及喇叭管內(nèi)的斷面壓力分布，計(jì)算結(jié)果表明增設(shè)蓋板可以在一定程度上提升泵裝置水力性能，并改變了進(jìn)水池內(nèi)水流流動(dòng)規(guī)律。
　　(2)通過(guò)控制其他幾何參數(shù)不變，只改變一個(gè)幾何參數(shù)的單因素分析法，研究了封閉式進(jìn)水池中幾何參數(shù)對(duì)流態(tài)以及水力性能的影響。得到了單因素變化下，各幾何參數(shù)變化對(duì)水力性能影響的變化規(guī)律。泵裝置效率在壓板高度為0.5DL-0.9DL時(shí)變化較小，在1.1DL

3、時(shí)出現(xiàn)明顯下降，0.9DE時(shí)效率最高。泵裝置效率隨寬度的增加，逐漸上升。泵裝置效率隨后壁距的增大而降低，當(dāng)后壁距達(dá)到0.6DL以后，效率變化較小。泵裝置效率隨著懸空高的增加逐漸增加，0.25DL至0.5DL時(shí)變化較快，0.5DE以后變化較慢。
　　(3)進(jìn)水池內(nèi)流動(dòng)較為復(fù)雜，單因素法無(wú)法全面研究幾何參數(shù)對(duì)封閉式進(jìn)水池水力性能的影響，基于正交試驗(yàn)法，研究進(jìn)水池壓板高度、寬度后壁距以及懸空高四個(gè)幾何參數(shù)對(duì)泵裝置水力性能的影響，水力評(píng)判

4、指標(biāo)有泵裝置效率、進(jìn)水池出口流速均勻度以及出口速度加權(quán)平均角。目的是得到正交試驗(yàn)條件下，各幾何參數(shù)對(duì)水力性能影響的變化曲線以及獲得較優(yōu)的幾何參數(shù)組合。同時(shí)比較了單因素法與正交試驗(yàn)法的計(jì)算結(jié)果，二者在一定程度上體現(xiàn)出較好的規(guī)律性，因此，試驗(yàn)方法和計(jì)算方法是可靠的，并通過(guò)分析這些結(jié)果，得到封閉式進(jìn)水池幾何參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)則，分別為壓板高度控制在0.8DL-1.0DL;后壁距控制在0.3DL-0.6DL;懸空高控制在0.5DL-0.75DL;寬度控

5、制在2.7DL-3.2DL。并得到了一些效率較優(yōu)的參數(shù)組合。
　　(4)選取原方案與正交試驗(yàn)方案中效率較高的優(yōu)選方案進(jìn)行三維非定常數(shù)值模擬，分析壓力脈動(dòng)的峰峰值，其中原方案P1的峰峰值為0.052m，試驗(yàn)優(yōu)選方案P1的峰峰值為0.050m;原方案P2的峰峰值為0.038m，試驗(yàn)優(yōu)選方案P2的峰峰值為0.034m;原方案P3的峰峰值為0.039m，試驗(yàn)優(yōu)選方案P3的峰峰值為0.033m。試驗(yàn)優(yōu)選方案各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力峰峰值小于初方案的監(jiān)