本文關(guān)鍵詞：引黃灌區(qū)泵站前池泥沙淤積模擬與防治措施研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：泵站是灌區(qū)發(fā)展的最主要建筑物,而進(jìn)水前池是泵站的重要組成部分,引導(dǎo)水流平穩(wěn)進(jìn)入泵站進(jìn)水池,保證水泵良好的進(jìn)水條件。對(duì)于引黃灌區(qū),由于水源的泥沙含量大,灌區(qū)內(nèi)大多數(shù)泵站的進(jìn)水前池都存在一定的泥沙淤積問(wèn)題,影響泵站的正常高效運(yùn)行。造成泵站前池泥沙淤積的原因除了水源泥沙含量高外,主要還受前池水流流態(tài)的的影響,水流進(jìn)入前池后,可能出現(xiàn)偏斜、脫壁等不良流態(tài),引起前池內(nèi)漩渦、回流及低流速區(qū)的產(chǎn)生,導(dǎo)致泥沙的沉淀淤積,進(jìn)而又加劇前池水流流態(tài)的惡化。因此,開(kāi)展泵站前池流態(tài)及改善措施的研究,對(duì)減少多泥沙河流泵站泥沙淤積,提泵站高運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益都具有重要的意義。“甘肅省景泰川電力提灌工程灌區(qū)”(簡(jiǎn)稱(chēng)“景電灌區(qū)”)是位于我國(guó)西北干旱區(qū)的大型引黃灌區(qū),本文以灌區(qū)內(nèi)大型揚(yáng)水泵站為研究對(duì)象,采取現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和勘測(cè)的方法獲取了灌區(qū)內(nèi)泵站前池泥沙淤積現(xiàn)狀,依據(jù)泥沙淤積基本理論初步分析了前池泥沙淤積成因。通過(guò)選取泥沙淤積明顯且淤積形態(tài)典型的泵站前池作為代表,利用ICEM-CFD軟件構(gòu)建原型前池結(jié)構(gòu)三維模型,并進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,采用FLUENT軟件基于Standard k-?湍流模型對(duì)前池流態(tài)進(jìn)行了模擬分析,探索了泵站前池泥沙淤積機(jī)理,并將數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析結(jié)果進(jìn)行比對(duì)驗(yàn)證,確定了數(shù)值模擬的合理性與可靠性。針對(duì)直邊正向前池和曲邊正向前池提出了相應(yīng)的前池泥沙淤積防治優(yōu)化措施,并利用數(shù)值模擬方法分析了不同措施的實(shí)施效果。本研究的主要結(jié)論包括:(1)引黃灌區(qū),大型泵站正向進(jìn)水前池(直邊型和曲邊型)泥沙淤積問(wèn)題最為嚴(yán)重,最大淤積范圍占前池容積的近1/2,曲邊正向前池依據(jù)直邊正向前池常年淤積形態(tài)優(yōu)化而成,但其實(shí)施效果差,對(duì)前池泥沙淤積問(wèn)題的改善不明顯;側(cè)向進(jìn)水前池泥沙淤積主要分布在外壁中后部,淤積程度相對(duì)較弱。(2)通過(guò)典型泵站前池的數(shù)值分析,正向進(jìn)水前池內(nèi)嚴(yán)重的主流效應(yīng)是造成前池泥沙淤積問(wèn)題突出的主要原因,水流平面和立面擴(kuò)散效果差,引起前池內(nèi)旋渦回流和低速區(qū)等不良流態(tài)的產(chǎn)生,水流挾沙能力下降;側(cè)向進(jìn)水前池由于水流進(jìn)入前池后與外壁發(fā)生脫離,外壁中后部形成低速回流區(qū),泥沙易形成沉降淤積。數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果相一致。(3)針對(duì)正向進(jìn)水前池(直邊型和曲邊型)提出了泥沙防淤措施并利用數(shù)值模擬對(duì)其實(shí)施效果進(jìn)行了分析,對(duì)于直邊正向前池八字形導(dǎo)流墩不能有效改善前池水流分布,而采用45°壓水板能夠顯著優(yōu)化前池水流,改變主流效應(yīng),對(duì)于曲邊正向前池,45°壓水板的優(yōu)化作用也十分明顯,但前池兩端狹小的進(jìn)水空間對(duì)其整流效果有一定的削弱。研究成果可為灌區(qū)內(nèi)泵站更新改造及同類(lèi)泵站工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考和依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：泵站前池 泥沙淤積 流態(tài)模擬 防淤措施
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TV675;TV146
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 泵站前池研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 理論研究13
• 1.2.2 模型試驗(yàn)研究13-15
• 1.2.3 數(shù)值模擬研究15-16
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線16-19
• 2 泵站前池泥沙淤積調(diào)查與分析19-27
• 2.1 景電灌區(qū)概況19-20
• 2.2 泵站前池泥沙淤積情況20-23
• 2.2.1 正向泵站前池20-22
• 2.2.2 側(cè)向泵站前池22-23
• 2.3 灌區(qū)引水泥沙含量與粒徑分析23-25
• 2.4 泵站前池泥沙淤積成因分析25
• 2.5 本章小結(jié)25-27
• 3 泵站前池?cái)?shù)值模擬與計(jì)算方法27-41
• 3.1 計(jì)算流體力學(xué)（CFD）簡(jiǎn)介27-28
• 3.1.1 CFD概況27
• 3.1.2 ICEM-CFD27-28
• 3.1.3 FLUENT28
• 3.2 控制方程28-29
• 3.3 湍流模型29-33
• 3.3.1 湍流模擬方法29-31
• 3.3.2 k-ε雙方程湍流模型31-33
• 3.4 邊界條件處理33-36
• 3.4.1 進(jìn)（入）口邊界條件33-34
• 3.4.2 出口邊界條件34-35
• 3.4.3 固體壁面邊界處理35-36
• 3.4.4 自由表面處理36
• 3.5 網(wǎng)格劃分36-37
• 3.6 流場(chǎng)離散化37-38
• 3.7 流場(chǎng)求解方法38
• 3.8 本章小結(jié)38-41
• 4 不同形式泵站前池的泥沙淤積數(shù)值分析41-59
• 4.1 直邊正向前池41-46
• 4.1.1 一期西干三泵站簡(jiǎn)介41-42
• 4.1.2 前池模型構(gòu)建與網(wǎng)格劃分42-43
• 4.1.3 數(shù)值模擬分析43-46
• 4.2 曲邊正向前池46-52
• 4.2.1 一期西干二泵站簡(jiǎn)介47
• 4.2.2 前池模型構(gòu)建與網(wǎng)格劃分47-48
• 4.2.3 數(shù)值模擬結(jié)果48-52
• 4.3 側(cè)向進(jìn)水前池52-57
• 4.3.1 二期總干二泵站簡(jiǎn)介52-53
• 4.3.2 前池模型構(gòu)建與網(wǎng)格劃分53-54
• 4.3.3 數(shù)值模擬結(jié)果54-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 5 正向泵站前池防淤措施數(shù)值分析59-83
• 5.1 泵站前池常用防淤措施59-61
• 5.2 泵站前池防淤措施初定61
• 5.3 直邊正向前池61-75
• 5.3.1 方案一62-65
• 5.3.2 方案二65-69
• 5.3.3 方案三69-75
• 5.4 曲邊正向前池75-81
• 5.5 本章小結(jié)81-83
• 6 結(jié)論與展望83-85
• 6.1 結(jié)論83-84
• 6.2 展望84-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參與完成的項(xiàng)目85-87
• 致謝87-89
• 參考文獻(xiàn)89-92

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