基于運(yùn)行特性要求,水力式升船機(jī)將控制閥門設(shè)計(jì)為"一主兩輔"的組合形式,多閥門同時(shí)向同一有限腔體內(nèi)排放水體。為盡量降低多股紊動(dòng)射流對(duì)閥門段的沖擊影響,亟待解決分配三閥流量問題。以景洪水力式升船機(jī)為依托,基于充水系統(tǒng)閥門段建立三維數(shù)值模型,研究組合閥不同運(yùn)行方式下的閥門段流場特性,討論組合閥運(yùn)行方式與流場均勻度的關(guān)系。研究成果表明:1)在主閥、輔閥單獨(dú)運(yùn)行或主閥與一臺(tái)輔閥聯(lián)合運(yùn)行時(shí),閥門段存在明顯的偏流和渦旋低壓區(qū)。2)在突擴(kuò)體的整流穩(wěn)壓作用下,這些不利水力現(xiàn)象雖然不會(huì)危及升船機(jī)的運(yùn)行安全,但考慮到運(yùn)行的合理性和高效性,這些極端工況也應(yīng)盡量避免。3)基于流場均勻度分析可知,三閥聯(lián)合運(yùn)行是最佳的組合閥運(yùn)行方式。 

【文章來源】：水運(yùn)工程. 2020,(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

組合閥示意

數(shù)模計(jì)算范圍是水力式升船機(jī)的充水閥門段，主要包括閥前整流段、組合閥、突擴(kuò)體和匯合管共4部分。為了更準(zhǔn)確地模擬突擴(kuò)體內(nèi)部的水力特性，閥前整流段和匯合管段均取為10倍管徑長度，以便穩(wěn)定進(jìn)出口邊界條件。組合閥考慮主輔閥的流阻差異，與閥門原型保持一致，中間主閥流量系數(shù)較大，兩側(cè)輔閥流量系數(shù)較小(流量系數(shù)≈3∶1)，三閥通徑相等，并列排布。三維模型具體尺寸為:閥前整流段半徑×長為0.8 m×8 m，組合閥3臺(tái)，閥門通徑為1.6 m，突擴(kuò)體的長×寬×高為5.7 m×10.2 m×3.2 m，匯合管段半徑×長為1.2 m×12 m。圖3為計(jì)算模型的主要組成部分和邊界條件。計(jì)算區(qū)域大小約為28 m×10 m×3 m(長×寬×高)，為保證計(jì)算精度，同時(shí)提高效率，采用混合網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格劃分。對(duì)圓管及突擴(kuò)體等結(jié)構(gòu)較簡單的部分采用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，減少網(wǎng)格數(shù)量;對(duì)閥門等幾何復(fù)雜的部分采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，同時(shí)對(duì)流速較大區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格加密，確保精度。網(wǎng)格劃分過程中，嘗試了多種網(wǎng)格尺度(表1)，網(wǎng)格有效性由閥門流量系數(shù)表征，最終通過對(duì)比計(jì)算精度及效率來確定使用尺度。驗(yàn)算結(jié)果表明模型整體使用0.1 m、局部加密采用0.05 m的網(wǎng)格尺度時(shí)的計(jì)算效率較佳，精度合適，基本模型的網(wǎng)格單元總數(shù)約150萬個(gè)。模型網(wǎng)格及局部細(xì)節(jié)見圖4。

計(jì)算區(qū)域大小約為28 m×10 m×3 m(長×寬×高)，為保證計(jì)算精度，同時(shí)提高效率，采用混合網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格劃分。對(duì)圓管及突擴(kuò)體等結(jié)構(gòu)較簡單的部分采用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，減少網(wǎng)格數(shù)量;對(duì)閥門等幾何復(fù)雜的部分采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，同時(shí)對(duì)流速較大區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格加密，確保精度。網(wǎng)格劃分過程中，嘗試了多種網(wǎng)格尺度(表1)，網(wǎng)格有效性由閥門流量系數(shù)表征，最終通過對(duì)比計(jì)算精度及效率來確定使用尺度。驗(yàn)算結(jié)果表明模型整體使用0.1 m、局部加密采用0.05 m的網(wǎng)格尺度時(shí)的計(jì)算效率較佳，精度合適，基本模型的網(wǎng)格單元總數(shù)約150萬個(gè)。模型網(wǎng)格及局部細(xì)節(jié)見圖4。1.3 模型驗(yàn)證


本文編號(hào)：3415216