針對尼泊爾上馬相迪水電站排沙漏斗極易形成泥沙落淤懸板的問題,提出在排沙漏斗懸板上布設(shè)圓形孔洞的解決方案,并選用大渦模擬模型,采用流體體積分數(shù)法與離散相軌道顆粒模型相結(jié)合的方法,對排沙漏斗懸板有效傳質(zhì)區(qū)開孔率Φ為0、1.423%、2.049%、3.192%、4.610%的排沙漏斗分別進行水氣沙三相數(shù)值模擬。結(jié)果表明,在懸板兩端布設(shè)圓形孔洞可有效減少懸板上的泥沙淤積量,當(dāng)懸板有效傳質(zhì)區(qū)開孔率為3.192%時,排沙漏斗典型斷面含沙量與合速度值具有良好的分布規(guī)律,從而形成穩(wěn)定的空氣渦,提高泥沙排除效率。研究結(jié)果對于指導(dǎo)同類工程進行懸板沙害處理提供了參考依據(jù)。 

【文章來源】：水電能源科學(xué). 2020,38(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

排沙漏斗模型

采用Workbench前處理工具Mesh軟件，對目標模型的流體計算區(qū)域進行網(wǎng)格劃分（圖2）。選用曲率高級尺寸函數(shù)Curvature進行網(wǎng)格控制，設(shè)置曲率法向角度參數(shù)，細化計算域中圓柱體的邊和曲面處的網(wǎng)格大��；通過插入Face Meshing及Size細化入口面尺寸，借以控制入口面離散相顆粒噴射的數(shù)量。計算域主要由非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格構(gòu)成，在溢流懸板及漏斗室中心附近進行相應(yīng)的加密處理。為保證模擬結(jié)果的精度并減少仿真運算時間，計算域通過網(wǎng)格敏感性測驗后，確定最小網(wǎng)格面積為6.3×10-9 m2。3.3 邊界條件

圖3為排沙漏斗原型工程在y=0斷面的含沙量分布云圖。由圖3可看出，開孔率為0，即懸板未進行打孔設(shè)計時的原始模型，懸板的兩端與中間溢流區(qū)的含沙濃度存在明顯差異；在懸板中間溢流區(qū)，含沙量較小且分布均勻，含沙濃度最大為0.8g/cm3，除小區(qū)域內(nèi)有分布均勻且濃度較低的泥沙外，其他中間溢流區(qū)含沙濃度均為零；就懸板的兩端而言，對比中間溢流區(qū)，含沙濃度明顯較大，最大為4g/cm3，含沙量分布較不均勻，懸板內(nèi)側(cè)含沙量略大于懸板外側(cè)�？v觀整個懸板區(qū)域，泥沙顆粒表現(xiàn)為明顯的“兩端大，中間小”的分布規(guī)律，即“兩端”呈現(xiàn)較高濃度的零散式分布，“中間”呈現(xiàn)較低濃度的均勻式分布，且“兩端”與“中間”存在較大數(shù)量級的差異，最大含沙量出現(xiàn)在懸板下端區(qū)間。針對圖3呈現(xiàn)的懸板上泥沙顆粒分布規(guī)律，考慮到尼泊爾上馬相迪水電站排沙漏斗懸板是由鋼筋混凝土制成的，便于布設(shè)圓形孔洞的特點，對懸板上下兩端進行打圓形孔洞的設(shè)計。研究共設(shè)置4種不同圓孔直徑方案，在原型實際工程中對應(yīng)的孔徑分別為10、12、15、18cm，從而對應(yīng)4種不同的懸板開孔率。排沙漏斗懸板孔口布置見圖4，其中懸板下端開孔區(qū)共打圓形孔洞138個，上端開孔區(qū)共計114個。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]抽水蓄能電站同發(fā)同抽水力特性VOF數(shù)值模擬[J]. 常玉紅,萬正喜,葉林,姚敏杰,薛萬云.  水電能源科學(xué). 2019(02)
[2]基于大渦模擬的懸板徑向坡度對排沙漏斗流場特性影響數(shù)值模擬[J]. 王平圓,吳洋鋒,李琳.  水資源與水工程學(xué)報. 2019(01)
[3]三種紊流模型模擬溢流壩泄流精度的對比分析[J]. 李軍,陳輝,戚藍,王笑.  水電能源科學(xué). 2018(11)
[4]基于數(shù)值模擬的多級離心泵葉輪固液兩相磨損特性分析[J]. 楊帆,馬長明,孫嘉斌.  水電能源科學(xué). 2018(02)
[5]排沙漏斗懸板徑向坡度對流場影響的試驗研究[J]. 吳洋鋒,李琳.  南水北調(diào)與水利科技. 2018(03)
[6]排沙漏斗懸移質(zhì)泥沙運動數(shù)值模擬[J]. 肖柏青,戎貴文.  水利學(xué)報. 2017(08)
[7]尼泊爾上馬相迪A水電站沉沙設(shè)施研究與應(yīng)用[J]. 董鈿.  福建水力發(fā)電. 2017(01)
[8]喀什一級電站排沙漏斗工程懸移質(zhì)泥沙水文測驗與分析[J]. 鄧宏榮.  四川水利. 2015(04)
[9]排沙漏斗流場的大渦模擬[J]. 肖柏青,羅麟,周著,邱秀云.  四川大學(xué)學(xué)報(工程科學(xué)版). 2010(03)



本文編號：3260108