基于數值模擬的泵站前池水流流態(tài)及壓力管道振動特性研究
發(fā)布時間：2020-12-26 23:12
大型提水泵站在我國水利輸水中發(fā)揮著十分重要的作用,寧夏鹽環(huán)定揚黃工程（后稱“鹽環(huán)定工程”）是為解決當地人畜飲水問題、發(fā)展灌溉農業(yè)、改善生態(tài)環(huán)境而興建的一項民生工程。但受早期技術手段及建設資金等限制,加之大多泵站始建于上世紀,運行時長久遠使得鹽環(huán)定工程達不到設計供水能力,工程效益得不到應有發(fā)揮。鑒于此,本文分別針對泵站前池水流流態(tài)紊亂、變頻器調頻使水泵偏離高效區(qū)及泵站壓力管道流激振動三個問題展開研究。針對泵站前池水流流態(tài)紊亂的問題,本文基于Realizable k-ε湍流模型對泵站進水池水流流態(tài)進行數值計算,并與HXH03-1S型超聲波多普勒流速流向儀在泵站進水池的原型監(jiān)測結果進行對比,驗證數值模擬結果的準確性并提出不同開機組合的高效優(yōu)化方案;針對水泵偏離高效區(qū)運行的問題,本文通過實驗研究得出不同轉速下對應的流量與裝置效率,并基于最小二乘法對所得數據進行擬合分析,擬合出適用于SFWP80-800型水泵的經驗公式;針對泵站壓力管道流激振動問題,建立基于ALGOR軟件的流固耦合有限元數值模型,通過管道流態(tài)分析與模態(tài)識別進行管道振動的水動力學響應分析,并采用DASP振動測試系統(tǒng)獲取振動信號對其...
【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省
【文章頁數】：70 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
技術路線圖
基于數值模擬的泵站前池水流流態(tài)及壓力管道振動特性分析8圖2.2DASP測試系統(tǒng)儀器連接示意圖通過前期設置參數，運行DASP測試系統(tǒng)，點擊“采樣測試”即可進入信號采集部分，然后通過DASP系統(tǒng)對信號進行處理，其工作流程如下。圖2.3DASP振動測試系統(tǒng)工作流程圖工程結構拾振器數據線數據采集儀微機
基于數值模擬的泵站前池水流流態(tài)及壓力管道振動特性分析12圖3.1正向前池結構模型圖圖3.2正向前池水體模型圖圖3.3正向前池網格劃分圖側向進水前池相對正向進水前池來說，由于來水方向與出水方向不平行，更易導致池內產生漩渦，造成流態(tài)不穩(wěn)定形成淤積，泥沙大量淤積于前池入口外側邊壁處，前池末端水泵吸水管堵塞嚴重，甚至堵塞水泵吸水管，水泵葉輪空蝕嚴重，泵站提水運行效率顯著下降。為獲取淤積狀態(tài)下的泵站進水前池三維幾何模型，對泵站進水前池進行現場勘察后，選用LeicaHSDC10瑞士徠卡三維激光掃描儀對淤積狀態(tài)下的進水前池進行現場掃描，再運用配套的Cyclone后處理軟件將點云數據進行拼接，從而得到典型進水前池的點云模型，以此構建出泵站進水前池淤積狀態(tài)下的三維幾何模型。典型側向泵站進水前池的點云模型及三維幾何模型圖分別如圖3.4、圖3.5所示。圖3.4側向前池點云模型圖3.5側向前池三維幾何模型為了保證前池流態(tài)數值模擬的真實性，減小計算域進口固定邊界條件對前池內部流場的影響，本次模擬研究選取泵站進水前池段（水平段和斜坡段）以及包含上游10m引水渠、漸變段、攔污柵段、集水室和水泵吸水管為一個完整的計算域，模擬工況為2#、3#、4#、5#、7#、8#機組開啟，1#、6#機組關閉。將三維激光掃描儀獲取的點云數據經逆向建模軟件處理后導入ICEM軟件中，依據典型泵站實際尺寸建立前池三維幾何模型。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]三維激光掃描技術在建筑立面測繪中的應用[J]. 張立,宋莉. 測繪通報. 2019(09)
[2]基于最大信息系數的偏最小二乘特征篩選算法[J]. 黃新,劉偉平. 輕紡工業(yè)與技術. 2019(09)
[3]IVMD對泵站管道振動響應趨勢的預測分析[J]. 張建偉,華薇薇,侯鴿. 振動.測試與診斷. 2019(03)
[4]多普勒流速儀測量數據挖掘與二次開發(fā)研究[J]. 高超,鄧瑤,張小潭,趙磊. 水力發(fā)電. 2019(07)
[5]地面三維激光掃描測量技術及其應用與發(fā)展趨勢分析[J]. 李永超,吳橋. 冶金與材料. 2019(01)
[6]三維激光掃描技術及其在地形地質測量中的應用[J]. 雷澤飛. 世界有色金屬. 2018(23)
[7]考慮流固耦合的泵站壓力管道激振特性有限元分析[J]. 徐存東,田俊姣,王國霞,王亞楠,高懿偉,張銳. 水電能源科學. 2018(10)
[8]梯級泵站管道TMD振動控制仿真與減振優(yōu)化[J]. 張翌娜,王立彬,張建偉,王濤,江琦,溫嘉琦. 水電能源科學. 2018(08)
[9]單側向泵站進水前池流態(tài)數值模擬與改善[J]. 韓峰,梁金棟. 中國農村水利水電. 2018(08)
[10]激光掃描隧洞變形與巖體結構面測試技術及應用[J]. 許度,馮夏庭,李邵軍,吳世勇,邱士利,周揚一,高要輝. 巖土工程學報. 2018(07)
碩士論文
[1]基于CFD數值模擬的泵站前池流態(tài)分析及其對淤積形態(tài)的影響研究[D]. 王國霞.華北水利水電大學 2018
[2]SVM算法在泵站管道及重力壩結構振動預測中的應用[D]. 劉軒然.華北水利水電大學 2018
本文編號：2940618
【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省
【文章頁數】：70 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
技術路線圖
基于數值模擬的泵站前池水流流態(tài)及壓力管道振動特性分析8圖2.2DASP測試系統(tǒng)儀器連接示意圖通過前期設置參數，運行DASP測試系統(tǒng)，點擊“采樣測試”即可進入信號采集部分，然后通過DASP系統(tǒng)對信號進行處理，其工作流程如下。圖2.3DASP振動測試系統(tǒng)工作流程圖工程結構拾振器數據線數據采集儀微機
基于數值模擬的泵站前池水流流態(tài)及壓力管道振動特性分析12圖3.1正向前池結構模型圖圖3.2正向前池水體模型圖圖3.3正向前池網格劃分圖側向進水前池相對正向進水前池來說，由于來水方向與出水方向不平行，更易導致池內產生漩渦，造成流態(tài)不穩(wěn)定形成淤積，泥沙大量淤積于前池入口外側邊壁處，前池末端水泵吸水管堵塞嚴重，甚至堵塞水泵吸水管，水泵葉輪空蝕嚴重，泵站提水運行效率顯著下降。為獲取淤積狀態(tài)下的泵站進水前池三維幾何模型，對泵站進水前池進行現場勘察后，選用LeicaHSDC10瑞士徠卡三維激光掃描儀對淤積狀態(tài)下的進水前池進行現場掃描，再運用配套的Cyclone后處理軟件將點云數據進行拼接，從而得到典型進水前池的點云模型，以此構建出泵站進水前池淤積狀態(tài)下的三維幾何模型。典型側向泵站進水前池的點云模型及三維幾何模型圖分別如圖3.4、圖3.5所示。圖3.4側向前池點云模型圖3.5側向前池三維幾何模型為了保證前池流態(tài)數值模擬的真實性，減小計算域進口固定邊界條件對前池內部流場的影響，本次模擬研究選取泵站進水前池段（水平段和斜坡段）以及包含上游10m引水渠、漸變段、攔污柵段、集水室和水泵吸水管為一個完整的計算域，模擬工況為2#、3#、4#、5#、7#、8#機組開啟，1#、6#機組關閉。將三維激光掃描儀獲取的點云數據經逆向建模軟件處理后導入ICEM軟件中，依據典型泵站實際尺寸建立前池三維幾何模型。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]三維激光掃描技術在建筑立面測繪中的應用[J]. 張立,宋莉. 測繪通報. 2019(09)
[2]基于最大信息系數的偏最小二乘特征篩選算法[J]. 黃新,劉偉平. 輕紡工業(yè)與技術. 2019(09)
[3]IVMD對泵站管道振動響應趨勢的預測分析[J]. 張建偉,華薇薇,侯鴿. 振動.測試與診斷. 2019(03)
[4]多普勒流速儀測量數據挖掘與二次開發(fā)研究[J]. 高超,鄧瑤,張小潭,趙磊. 水力發(fā)電. 2019(07)
[5]地面三維激光掃描測量技術及其應用與發(fā)展趨勢分析[J]. 李永超,吳橋. 冶金與材料. 2019(01)
[6]三維激光掃描技術及其在地形地質測量中的應用[J]. 雷澤飛. 世界有色金屬. 2018(23)
[7]考慮流固耦合的泵站壓力管道激振特性有限元分析[J]. 徐存東,田俊姣,王國霞,王亞楠,高懿偉,張銳. 水電能源科學. 2018(10)
[8]梯級泵站管道TMD振動控制仿真與減振優(yōu)化[J]. 張翌娜,王立彬,張建偉,王濤,江琦,溫嘉琦. 水電能源科學. 2018(08)
[9]單側向泵站進水前池流態(tài)數值模擬與改善[J]. 韓峰,梁金棟. 中國農村水利水電. 2018(08)
[10]激光掃描隧洞變形與巖體結構面測試技術及應用[J]. 許度,馮夏庭,李邵軍,吳世勇,邱士利,周揚一,高要輝. 巖土工程學報. 2018(07)
碩士論文
[1]基于CFD數值模擬的泵站前池流態(tài)分析及其對淤積形態(tài)的影響研究[D]. 王國霞.華北水利水電大學 2018
[2]SVM算法在泵站管道及重力壩結構振動預測中的應用[D]. 劉軒然.華北水利水電大學 2018
本文編號：2940618
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