水利水电技术(中英文)

2021, v.52;No.568(02) 134-145

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泵站超大扩散角压力前池立柱阵列整流的优化设计
Optimum design of rectifying flow of column array in pressure forebay with extra-large diffusion angle of a pumping station

徐瑞兰,徐磊,陆林广,张哲

摘要(Abstract):

受场地布置尺寸的限制,山东省黄水东调二期工程加压泵站压力前池的扩散角度达到78.8°,大大超出正常前池扩散角的范围。根据该站不同运行工况时的压力前池三维流场数值模拟分析结果,该站压力前池内因扩散角过大而导致存在大范围的回流区,对水泵安全稳定运行构成严重威胁。为了使该站在前池扩散角很大的情况下能够为水泵进口提供较为理想的流态、保证水泵正常运行,采用基于Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型的CFD方法,利用该站压力前池内的数十根结构支撑立柱,在压力前池控制尺寸不变的条件下,采用立柱排列与前池侧壁边界型线调整相配合的技术方案,进行了前池整流优化研究。研究结果表明:前池整流优化方案消除了该站大扩散角压力前池原方案中的大范围回流区和喇叭管附近的紊乱流动,各工况下水流能够较为平顺地流向喇叭管;各工况下喇叭管出口的流速分布均匀度平均值均不低于98%,水流角度平均值均不小于87°,可为水泵运行提供符合要求的流态;结构复核计算结果表明压力前池优化方案2能够满足柱体结构强度和顶板变形的要求。该泵站前池已按本文研究结果实施,泵站建成后的实际运行情况表明,水泵机组运行安全稳定。

关键词(KeyWords): 泵站;压力前池;扩散角;立柱阵列;侧壁型线;优化设计

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金资助项目(51779215)

作者(Author): 徐瑞兰,徐磊,陆林广,张哲

DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2021.02.015

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