【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(guò)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(duì)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(huì)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(yàn)兩部分。主要研究?jī)?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(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(duì)原設(shè)計(jì)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(jì)算的結(jié)果表明:該工程原設(shè)計(jì)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(jì)方案存在不足。因此,需進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。(2)針對(duì)該工程原設(shè)計(jì)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條件對(duì)改進(jìn)優(yōu)化方案進(jìn)行分析研究,結(jié)果表明,延長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)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(yàn)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(yàn)中,采用塑料懸浮粒子和化學(xué)示蹤粒子來(lái)分別模擬面層及底層水流流態(tài)的分布,觀(guān)測(cè)、采集數(shù)據(jù),并繪制流態(tài)及流速分布圖進(jìn)行對(duì)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(yàn)結(jié)果基本一致。(4)采用模型試驗(yàn)的方法對(duì)典型優(yōu)化改進(jìn)方案的前池流態(tài)進(jìn)行研究,分析對(duì)比各典型方案下模型試驗(yàn)中前池流態(tài)及流速分布,并以此驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文通過(guò)對(duì)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(yàn)結(jié)果基本一致。數(shù)值模擬可有效指導(dǎo)模型試驗(yàn),節(jié)約成本,提高研究效率。同時(shí),模型試驗(yàn)又可驗(yàn)證數(shù)值模擬的準(zhǔn)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(jìn)優(yōu)化指明了方向,提出了建議,對(duì)該工程安全、高效和穩(wěn)定的運(yùn)行有重要意義。并為今后類(lèi)似工程的設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供了一定的指導(dǎo)和參考價(jià)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(mén)，在下游側(cè)布置交通橋。逡逑主要建筑物結(jié)構(gòu)布置見(jiàn)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(jī)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(wú)關(guān)性分析逡逑由于該工程數(shù)值計(jì)算區(qū)域相對(duì)比較復(fù)雜，采用建模軟件ＵＧ對(duì)數(shù)值模擬計(jì)算區(qū)域的進(jìn)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(yùn)用Ｇａｍｂｋ軟件采用非結(jié)構(gòu)逡逑化網(wǎng)格的方式對(duì)三維數(shù)值模擬計(jì)算區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并在閘墩、隔墩、前池翼墻附近位置逡逑進(jìn)行網(wǎng)格局部加密。數(shù)值模擬計(jì)算區(qū)域、坐標(biāo)分布及網(wǎng)格劃分見(jiàn)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(jìn)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(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TV675

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張雪;周濟(jì)人;梁金棟;張海翎;;側(cè)向進(jìn)水泵站前池流態(tài)試驗(yàn)研究[J];南水北調(diào)與水利科技;2016年03期

2 資丹;王福軍;姚志峰;侯亞康;肖若富;何成連;陽(yáng)恩寶;;大型泵站進(jìn)水流場(chǎng)組合式導(dǎo)流墩整流效果分析[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2015年16期

3 成立;祁衛(wèi)軍;羅燦;商邑楠;袁紅彥;;Y形導(dǎo)流墩幾何參數(shù)對(duì)泵站前池整流效果的影響[J];水利水電科技進(jìn)展;2014年01期

4 霍海洲;;水泵進(jìn)水池模型試驗(yàn)新方法探究[J];農(nóng)業(yè)與技術(shù);2013年05期

5 陳方旎;沈穎;白玉川;;水泵站進(jìn)水池物理模型試驗(yàn)研究[J];水資源與水工程學(xué)報(bào);2013年02期

6 劉明華;王立;祝保真;王超杰;;淮河流域城鎮(zhèn)群體空間組織特征及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];信陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年02期

7 劉超;金燕;;雙向流道泵裝置內(nèi)三維流動(dòng)數(shù)值模擬[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2011年09期

8 李效旭;鄭源;茅媛婷;周大慶;李璽;;大型泵站側(cè)向進(jìn)水前池模擬及水力優(yōu)化[J];水電能源科學(xué);2011年07期

9 高傳昌;劉新陽(yáng);石禮文;劉偉;;泵站前池與進(jìn)水池整流方案數(shù)值模擬[J];水力發(fā)電學(xué)報(bào);2011年02期

10 徐存東;崔曉艷;王小振;;泵站側(cè)向進(jìn)水前池淤積機(jī)理及減淤措施研究[J];新技術(shù)新工藝;2010年10期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 張玉倫;泵站前池流場(chǎng)3D-PIV測(cè)量及數(shù)值模擬[D];揚(yáng)州大學(xué);2010年

2 韓才冬;城市排水泵站前池水力特性模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究[D];河海大學(xué);2007年

3 屈磊飛;閘站樞紐進(jìn)水流動(dòng)計(jì)算與研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2646182