【摘要】：大型梯級提灌泵站工程在我國西北部地區(qū)的地位舉足輕重,前池作為連接引水渠與進水池的重要建筑物,起著引導(dǎo)水流從引水渠向進水池平穩(wěn)流動的作用。工程多年運行以來,前池內(nèi)部泥沙淤積現(xiàn)象嚴(yán)重,從而引發(fā)水泵機組振動、葉片汽蝕、泵站整體運行效率下降,能耗增大等一系列問題。究其原因為工程初期建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低,前池結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理等,造成前池內(nèi)部流態(tài)紊亂。為探究淤積狀態(tài)下的前池內(nèi)部流態(tài)變化規(guī)律,分析泥沙在前池內(nèi)部的淤積過程,本課題依托于寧夏回族自治區(qū)水利科技項目《寧夏鹽環(huán)定揚黃工程節(jié)能增效關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》,以大型梯級提灌泵站進水前池為研究對象,將現(xiàn)場調(diào)查與數(shù)值模擬相結(jié)合,選取泥沙淤積明顯且淤積形態(tài)較為典型的泵站前池為代表,在灌區(qū)上水灌溉階段利用HXH03-1S型超聲波多普勒流速流向儀測得典型前池不同水深斷面下水流的流速大小及方向,繪制不同水深下的流速等值線圖,結(jié)合現(xiàn)場測量結(jié)果分析驗證數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性;在停水階段利用徠卡三維激光掃描儀掃描典型泵站前池的淤積形態(tài)現(xiàn)狀點云數(shù)據(jù),通過Cyclone后處理軟件對點云數(shù)據(jù)進行逆向建模處理,建立泵站進水前池淤積狀態(tài)下及前池原型的三維幾何模型,同時利用ICEM-CFD軟件對其進行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,基于FLUENT軟件的Realizable k-?湍流模型及Mixture多相流模型對前池原型及淤積后的流態(tài)進行數(shù)值模擬計算,分析不同流場特征對前池泥沙淤積的影響過程;針對正向前池提出導(dǎo)流墩與底坎相結(jié)合、壓水板與底坎相結(jié)合的兩種組合式防淤方案,并通過FLUENT計算軟件對其實施效果進行了模擬分析;針對側(cè)向前池模擬了不同開機組合方案下的流態(tài)分布,探索了不同機組運行模式下流態(tài)的變化規(guī)律。本次研究得出的主要結(jié)論如下:(1)景電灌區(qū)典型泵站前池內(nèi)部泥沙淤積現(xiàn)象嚴(yán)重,有的甚至堵塞水泵吸水喇叭管,正向前池泥沙淤積范圍相對較大,約占前池容積的二分之一,側(cè)向前池泥沙主要分布于前池末端及外側(cè)邊壁處。(2)正向與側(cè)向前池內(nèi)部流速范圍均在0~1.05 m/s之間,側(cè)向前池低流速區(qū)呈帶狀分布于外側(cè)邊壁處,受開機組合的影響,主流向吸水管一側(cè)偏斜嚴(yán)重,正向前池內(nèi)部水流立面及平面擴散效果較差,主流受兩側(cè)回流區(qū)擠壓嚴(yán)重,流速降低,挾沙能力也隨之降低,泥沙在前池內(nèi)部漩渦區(qū)、靜水區(qū)沉降淤積。(3)泥沙在前池內(nèi)部淤積沉淀后,占據(jù)過流空間,造成漩渦向前池內(nèi)部延伸,回流區(qū)范圍擴大,水泵吸水管處流態(tài)更加紊亂。淤積狀態(tài)下的前池流態(tài)模擬結(jié)果與現(xiàn)場測量結(jié)果一致,低流速區(qū)范圍超過前池容積的1/2。(4)壓水板與底坎相結(jié)合的方案更有利于改善水泵吸水管的進水流態(tài),但壓水板距前池入口過近時達不到整流的效果;側(cè)向前池應(yīng)盡可能使前池末端處的機組全開,增大流速以縮小靜水區(qū)的范圍。
【圖文】：

圖 2-5 壁面函數(shù)法 圖 2-6 低雷諾數(shù)法（近壁模型法）Fig.2-5 Wall function method Fig.2-6 Low Reynolds number metho

圖 2-5 壁面函數(shù)法 圖 2-6 低雷諾數(shù)法（近壁模型法）Fig.2-5 Wall function method Fig.2-6 Low Reynolds number metho
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV675

【參考文獻】

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本文編號：2664637