發(fā)布時間：2020-04-30 21:13

【摘要】：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、安全地運行起著至關重要的作用。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水條件,確保泵站高效、低耗地運行。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軟件劃分非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格;再利用標準k-ε紊流模型,借助數(shù)值模擬軟件FLUENT,建立數(shù)學模型對原設計方案進行數(shù)值模擬,并運用SIMPLEC算法進行求解。數(shù)值計算的結(jié)果表明:該工程原設計方案前池內(nèi)存在旋渦和偏流,導致進水流道內(nèi)流速分布不均,該工程原設計方案存在不足。因此,需進行優(yōu)化改進。(2)針對該工程原設計方案中存在的不足,采用改變前池底坡和翼墻形式、尺寸兩種方案進行改進優(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條件對改進優(yōu)化方案進行分析研究,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)按照重力相似準則,模型試驗比尺選定1:30。根據(jù)糙率相似準則,采用正態(tài)模型。試驗中,采用塑料懸浮粒子和化學示蹤粒子來分別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)化改進方案的前池流態(tài)進行研究,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)值模擬可有效指導模型試驗,節(jié)約成本,提高研究效率。同時,模型試驗又可驗證數(shù)值模擬的準確性。高塘湖排澇泵站工程前池水力特性的研究為該工程的改進優(yōu)化指明了方向,提出了建議,對該工程安全、高效和穩(wěn)定的運行有重要意義。并為今后類似工程的設計與應用提供了一定的指導和參考價值。
【圖文】：

泵站約４０ｍ處布置攔污檢修閘，攔污閘共６孔，單孔凈寬８．５ｍ，，閘上布置攔污柵及檢修閘逡逑門，在下游側(cè)布置交通橋。逡逑主要建筑物結(jié)構(gòu)布置見圖１－１？圖１－２。逡逑攔污閘逡逑Ｖ邐Ｉ邐￣ＦＩ￣ｉｌｌ邋ｊｒｉｌｉ逡逑＾————力水箱邐防沖槽＾ｎｉ逡逑：：－邐３＾７］一逡逑Ｉ邐Ｋ邋／邐Ｚ邐ｔ邋＾邋ｉｌｌ邋＿ｉｌｌ邋ｉｌｌ逡逑（邐＼邐水泵機組邐消力池逡逑弓丨水段邐前池逡逑圖ｉ－ｉ高塘湖排澇泵站工程平面布置圖逡逑

２．２．２幾何建模及網(wǎng)格無關性分析逡逑由于該工程數(shù)值計算區(qū)域相對比較復雜，采用建模軟件ＵＧ對數(shù)值模擬計算區(qū)域的進行逡逑幾何建模。圖２－１所示為三維數(shù)值模擬區(qū)域幾何建模示意圖。運用Ｇａｍｂｋ軟件采用非結(jié)構(gòu)逡逑化網(wǎng)格的方式對三維數(shù)值模擬計算區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，并在閘墩、隔墩、前池翼墻附近位置逡逑進行網(wǎng)格局部加密。數(shù)值模擬計算區(qū)域、坐標分布及網(wǎng)格劃分見圖２－１？圖２－２。逡逑攔污閘逡逑Ｉ邐＼逡逑引水段＼邐／邐前池逡逑Ｘ，／逡逑參逡逑＼邐４＃逡逑５邐進水流道逡逑圖２－１三維數(shù)值模擬幾何建模示意圖逡逑
【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TV675

【參考文獻】

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本文編號：2646182