發(fā)布時(shí)間：2017-06-17 11:05

  本文關(guān)鍵詞：泵站封閉式進(jìn)水池防渦措施CFD研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：開敞式進(jìn)水池內(nèi)流速小,水位變幅大,易形成表面渦。開敞式進(jìn)水池添加蓋板形成封閉式進(jìn)水池,可以有效遏制表面渦的發(fā)生和降低漩渦強(qiáng)度,但封閉式進(jìn)水池流速大,易形成水下渦,對(duì)于封閉式進(jìn)水池防渦研究重點(diǎn)是如何防治附壁渦和附底渦的發(fā)生。本文對(duì)封閉式進(jìn)水池防渦措施展開CFD數(shù)值模擬,研究不同防渦措施效果和水力性能的影響。研究成果對(duì)進(jìn)一步防治封閉式進(jìn)水池內(nèi)漩渦,提高水泵穩(wěn)定運(yùn)行有一定的指導(dǎo)意義,為防渦措施在工程中應(yīng)用提供技術(shù)支持。(1)運(yùn)用商用軟件ANSYS 14.5,對(duì)封閉式進(jìn)水池泵站整體進(jìn)行數(shù)值模擬。通過(guò)網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析,確定進(jìn)水池部分網(wǎng)格總數(shù)約為110萬(wàn)。通過(guò)不同紊流模型的計(jì)算,最終計(jì)算選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε紊流模型。(2)為研究封閉式進(jìn)水池后壁防渦措施水力特性,采用CFD數(shù)值模擬方法,研究立柱高度、立柱直徑、立柱形狀、底部斜板、進(jìn)水池后壁形狀對(duì)防渦效果及水力性能影響。數(shù)值計(jì)算表明,增加立柱高度可達(dá)到防治目的；增大立柱直徑可更好的將水流壓向喇叭口正后方,改善流態(tài)；正方形立柱相對(duì)圓形和菱形立柱而言,防治效果更好；隨著底部斜板斜率i的減小,回流區(qū)被向上壓縮,回流強(qiáng)度有所減弱,但回流并沒(méi)有被完全消除,揚(yáng)程和效率隨著斜率i的減小呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)；采用半圓形和對(duì)稱蝸殼形可以去除最易形成回流的兩個(gè)邊角,平面對(duì)稱蝸殼形最符合水流流線要求,喇叭口后上方的回流被消除,其水力性能和流速均勻度較好。結(jié)合防渦考慮,平面對(duì)稱蝸殼形后壁是封閉式進(jìn)水池后壁形狀的首選。(3)為研究封閉式進(jìn)水池底板防渦措施水力特性,采用CFD數(shù)值模擬方法,研究三角錐高度,三角錐底徑,三角錐錐面形狀,梯形臺(tái)導(dǎo)流錐高度,梯形臺(tái)導(dǎo)流錐底徑,梯形臺(tái)導(dǎo)流錐錐面形狀,十字板長(zhǎng)度,十字板高度,十字板角度對(duì)防渦效果及水力性能影響。數(shù)值計(jì)算表明,三角錐可以防治附底渦,過(guò)高的三角錐影響喇叭口下方的進(jìn)水；較小底徑的三角錐對(duì)水流進(jìn)入喇叭管的導(dǎo)向作用不夠明顯；三角錐橢圓錐面形狀與水流流線較為相符,且無(wú)不良流態(tài)發(fā)生；梯形臺(tái)導(dǎo)流錐可以防治附底渦,過(guò)高的梯形臺(tái)導(dǎo)流錐影響喇叭口下方的進(jìn)水；隨著梯形臺(tái)底徑的增加,錐面流線分布趨于均勻,效率和揚(yáng)程變化不明顯；梯形臺(tái)橢圓錐面壓力均勻下降,流速均勻上升,錐面流線與錐面形狀吻合較好：十字板防渦效果不是很理想,過(guò)長(zhǎng)的十字板會(huì)引導(dǎo)更多的水流沿著十字板表面交匯于十字板的底部；十字板過(guò)高加大了十字板對(duì)喇叭口下方水流流動(dòng)的干擾,在較高的十字板底部仍存在流速奇點(diǎn)區(qū)；十字板夾角增大,池底奇點(diǎn)區(qū)從原先的十字板底部交點(diǎn)向十字板外側(cè)發(fā)生轉(zhuǎn)移,當(dāng)角度達(dá)到90。時(shí)可以很好地改善流態(tài)和防治渦帶。(4)封閉式進(jìn)水池加設(shè)防渦措施對(duì)泵裝置水力性能影響較小。導(dǎo)流錐工程應(yīng)用表明,加設(shè)防渦措施可保障泵站平穩(wěn)運(yùn)行,振動(dòng)噪音明顯減小。通過(guò)數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)二者水力性能比較,驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可行性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：封閉式進(jìn)水池 防渦措施 CFD數(shù)值模擬 水力性能
【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】：2016
【分類號(hào)】：TV675
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 符號(hào)說(shuō)明12-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 研究背景及意義13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展13-18
• 1.2.1 進(jìn)水池13-15
• 1.2.2 進(jìn)水流道15-16
• 1.2.3 漩渦發(fā)生機(jī)理和防渦研究16-18
• 1.3 研究?jī)?nèi)容18
• 1.4 小結(jié)18-19
• 第2章 封閉式進(jìn)水池CFD計(jì)算理論及方法19-30
• 2.1 CFD計(jì)算基本原理19
• 2.2 流體動(dòng)力學(xué)方程19-20
• 2.3 CFX計(jì)算20-21
• 2.4 紊流模型21-26
• 2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型21-22
• 2.4.2 RNG k-ε模型22
• 2.4.3 SSG Reynolds Stress模型22-23
• 2.4.4 Baseline Reynolds Stress模型23
• 2.4.5 紊流模型選取23-26
• 2.5 網(wǎng)格剖分26-29
• 2.5.1 網(wǎng)格分類26-27
• 2.5.2 網(wǎng)格劃分27-28
• 2.5.3 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析28-29
• 2.6 小結(jié)29-30
• 第3章 封閉式進(jìn)水池后壁防渦措施水力特性30-53
• 3.1 研究方案30-31
• 3.2. 計(jì)算設(shè)置31-33
• 3.2.1 模型建立31-32
• 3.2.2 邊界條件設(shè)置32-33
• 3.3 水力性能預(yù)測(cè)33-34
• 3.4 進(jìn)水池內(nèi)流動(dòng)特性34-37
• 3.5 后壁防渦措施及流動(dòng)特性37-52
• 3.5.1 立柱研究37-45
• 3.5.2 底部斜板45-48
• 3.5.3 后壁形狀48-51
• 3.5.4 不同工況下防渦措施影響51-52
• 3.6 小結(jié)52-53
• 第4章 封閉式進(jìn)水池底板防渦措施水力特性53-72
• 4.1 研究方案53-55
• 4.2 三角形導(dǎo)流錐55-59
• 4.2.1 三角形導(dǎo)流錐高度55-56
• 4.2.2 三角形導(dǎo)流錐底徑56-58
• 4.2.3 三角形導(dǎo)流錐錐面形狀58-59
• 4.3 梯形臺(tái)導(dǎo)流錐59-62
• 4.3.1 梯形臺(tái)導(dǎo)流錐高度59-60
• 4.3.2 梯形臺(tái)導(dǎo)流錐底徑60-61
• 4.3.3 梯形臺(tái)導(dǎo)流錐錐面形狀61-62
• 4.4 十字板62-66
• 4.4.1 十字板長(zhǎng)度62-64
• 4.4.2 十字板高度64-65
• 4.4.3 十字板角度65-66
• 4.5 不同工況防渦措施影響66-67
• 4.6 導(dǎo)流錐工程應(yīng)用67-68
• 4.7 模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證68-70
• 4.7.1 實(shí)驗(yàn)裝置68-69
• 4.7.2 測(cè)量方法69
• 4.7.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果69-70
• 4.8 小結(jié)70-72
• 第5章 結(jié)論與展望72-74
• 5.1 結(jié)論72-73
• 5.2 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果80-81

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