泵站构建池设施整治举措-潜水泵安装图-天津奥特泵业有限责任公司

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潜水泵安装图 => 泵站构建池设施整治举措

发布日期：[2017-12-20] 共阅[4101]次

1关于泵站前池流态，以往主要依靠水泵站物理模型试验进行分
析，通常用流速仪测量分布点流速或应用PIV及LDA进行流场显
示，近年来，为了提高分析效率和研究更精细流场， CFD成为一
种常用的研究手段。
　　城市排水泵站前池的特点是扩散角大、有压管涵进水。有压
管涵进水易形成主流居中；扩散角大会造成脱壁回流，进而前池
流态紊乱、流速分布不均，引起同池不同水泵运行状态差异大甚
至会造成机组振动，因此，对城市排水泵站前池必须研究合适的
整流措施。底坎是一种适用于清水泵站前池整流的工程措施，应
用于排水泵站则会造成泥沙在池中大量淤积；导流墩整流能有效
地改善因扩散角大而造成的不良流态，但在调整有压管涵进水附
壁射流形成的不良流态方面作用有限。本文提出用导流板进行整
流，并应用CFD对导流板不同布置条件不同工况下的前池流场进行
研究分析。
　　2数学模型和计算方法
　　（1）湍流模型。
　　k-ε模型是最常用的湍流模型，考虑到前池的流动特点，选
用RANS方法中的可行化k-ε模型（Realizablek-εModel， Rk-
ε），因为该模型在模拟强逆压力梯度、射流扩散率、分离、回
流、旋转上有较高精度。
　　（2）边壁处理。RANS湍流模拟方法是用时间平均后的N - S
方程模拟平均流动，用湍流模型描述湍动，用它模拟带边壁的流
场时，必须对边壁加以特别处理，常用的边壁处理方法是壁函数
法。
　　（3）自由水面模拟。前池自由水面大多采用“刚盖假定”，
本文则采用更加接近实际的VOF多相流模型。VOF由Hirt和
Nichols（1981）首先提出，是一种跟踪两种或多种互不穿透流体
间界面的方法。
　　（4）数值格式。采用非结构化网格剖分计算区域，用有限体
积法进行控制方程离散。为保证计算精度，采用二阶迎风格式，
隐式求解。
　　（5）计算对象与边界条件。如所示为一典型的城市排水泵
站，安装3台水泵机组。前池扩散角8012°，纵向底坡01105，池
长1512 m；进水箱涵出口断面为4 m （宽）×214 m （高）的矩
形；进水流道进口断面为边长2175 m的正方形。本文研究的前池
几何形状左右对称，最典型的工况是三机同时运行，通常情况下
宏观平均的流场参数也应该是对称的，因此，为节省计算量，仅
取对称流场的一半进行计算，见2.
　　根据模型特点和计算条件，计算中给定2所示的边界条件，即
进水箱涵进口Inlet给定流速，进水流道出口Outlet - 1和Outlet
- 2给定出流流速，对称面Symmetry给定对称条件，水池上方边界
Top给定大气压力。计算网格单元大约80万。
　　3计算工况与模拟结果
　　导流板布置的主要参数有导流板倾斜角度θ、板下缘悬空高
度H1、设置位置L1，如1.要达到整流的效果，则必须改变主流居
中状况，则板下缘悬空高度不能太大。板下缘悬空高度也与板设
置位置有关， L1较大时，则H1可以设置得大一些。而从水头损失
角度，板倾斜角度不宜太小，板下缘悬空高度也不宜太小。上述
几个参数之间彼此关联，单纯的理论分析很困难。本文针对不同
的导流板倾斜角度θ、板下缘悬空高度H1与设置位置L1，选取13
个不同计算工况（见1）进行了数值模拟。经过模拟分析，当H 1
= 115 h （ h为进口箱涵高度）、板倾斜角度45°、设置位置L 1
= 0142 L 2（池长）时整流效果最好。对应工况9的模拟结果如3
～6所示（箱涵出口断面X=0）。
　　1计算工况
　　4结论
　　（1）采取导流板整流后，水流在平面上基本消除了回流区和
漩涡等不良水力现象，进入进水流道的水流趋于均匀，边机组与
中间机组水泵进流条件差异小；前池底部流速增大，有利于减少
泥沙淤积；水流在立面上存在由前池后壁向内剧烈翻滚的水力现
象，水头损失虽有所增加，但对减缓泥沙沉降有利。
　　（2）泵站前池导流板整流效果主要与导流板倾斜角度θ导流
板下缘悬空高度H1及导流板的设置位置L1有关，通过CFD研究得
到：导流板倾斜角度以45°为最佳；导流板下缘悬空高度H1可取
115 h （进水箱涵高度）；设置位置L1取（0140～0145）
L2（前池纵向长度）。


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