一种侧向进流泵站模型试验整流方法技术

本发明专利技术公开了一种侧向进流泵站模型试验整流方法，包括步骤1：设置侧向进流泵站前池整治措施，步骤2：按照设置方案构建物理模型，步骤3：按照设置方案构建数学模型并计算，步骤4：物理模型计算结果与数学模型计算结果对比分析，步骤5：综合分析方案计算结果，得出最优侧向泵站前池整治方案。本发明专利技术，泵站进水流态的改善可以有效地提高水泵的运行性能，减少泥沙淤积，提高泵站运行的可靠性和经济性，降低成本，提高效益。

【技术实现步骤摘要】
一种侧向进流泵站模型试验整流方法
本专利技术涉及一种侧向进流泵站模型试验整流方法，属于水利模拟试验

技术介绍
泵站的进水前池是把渠道与进水流道合理衔接的重要水工构筑物，主要有正向进水前池和侧向进水前池两大类。前池中的流态应该要满足流速分布均匀，水流顺畅，池内不产生涡流等水力条件，以便于水流能够流态良好的进入进水流道，从而提供水泵良好的进水条件。实际试验观测以及后期理论研究证明，不良的前池使前池水流产生回流、漩涡、进水水流紊乱、恶化水泵吸水条件，导致水泵装置效率下降，从而导致泵房和机组震动，严重时可能导致泵启动困难、汽蚀、振协和噪音等。在含沙量比较多的河道的泵站中，前池不良水力条件还会引起前池池底的淤积或冲刷。因此，通过必要的措施来改善泵站前池的水流流态，对于提高水泵装置效率、防止泥沙淤积具有重要意义。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种侧向进流泵站模型试验整流方法，其具体技术方案如下：一种侧向进流泵站模型试验整流方法，包括以下操作步骤：步骤1：设置侧向进流泵站前池在侧向进流泵站前池中设置“T”字型导流墩，“T”型导流墩墩顶高程等于最低水位，导流墩各边角度均为倒圆角；步骤2：按照各个设置方案构建物理模型物理模型即是前池流态模型，前池流态模型的范围包括引河、前池、进水池及进水管，进水管包括喇叭管，模型河道的上游边界取在进水池前6.5倍最大水面宽度处，模型河道的下游边界取在进水池后1.5倍最大水面宽度处，试验时，模型装置由供水泵供水，各泵流量分别由装各自管路中的4台电磁流量计测量、并由4台闸阀分别调节，以保证各泵流量相同；步骤3：按照设置方案构建数学模型并计算运用RNGk-ε模型进行前池流态模型构建：RNGk-ε模型考虑了平均流动中的旋转及旋流情况，它能够处理稿应变率及流线弯曲程度大的流动，其k方程和ε方程如下：式中，常数取值为αk＝αε＝1.39，C1ε＝1.42；C2ε＝1.68，，η0＝4.377，β＝0.012；步骤4：物理模型计算结果与数学模型计算结果对比分析前池原型计算结果：该方案前池内不加任何整流措施，设计水位下，由于丁字河口来流侧向进水，前池内出现大范围的漩涡，两个漩涡由面层到底层逐渐减小，漩涡区域的流速为0，长时间的运行之后会在此形成淤积，从而影响泵站的安全和稳定运行；“T”字型导流墩计算结果：水流分流进入靠近上游侧的比重更大，从而消除靠近上游侧大漩涡更加有效，同时靠近上游侧漩涡边缘处分离出小漩涡，此外，还调整了背水侧的导流墩，目的是减弱水流分流之后在背水侧形成的水涡；同时延长了导流墩与进水口的距离，使得墩后的漩涡对于进水口流态的影响降低；步骤5：综合分析方案计算结果，得出最优侧向泵站前池整治方案此泵站引河为“T”字型侧向进水，在未加任何工程措施的情况下，站前横向流速大，引河内面层和底层均存在大面积的回旋流动，容易造成引河内的泥沙淤积，这将恶化进水流态，从而影响泵站安全经济运行；为了优化前池流态，在泵站前池内设置“T”字型导流墩，通过模型试验模拟这种优化措施加上无措施工况分别在设计水位下的面层与底层流态；综合各方案的面层、底层流态中漩涡的位置、范围、个数的变化，并考虑整流措施的稳定性，“T”字型导流墩作为侧向进流泵站流态整治措施。所述物理模型采用PVC塑料板制作，前池流态模型按照几何相似制作，并考虑糙率相似。本专利技术的有益效果是：本专利技术由于“T”字型导流墩的正面阻水作用，水流经过时会向导流墩两侧分开，直接导致左侧的水流流向骤变，使得左侧的漩涡范围变小，进而有利于减少泥沙淤积，同时背水侧的导流墩能有效的消减分流之后产生的漩涡，从而达到水流均匀的流入进水口的目的。泵站进水流态的改善可以有效地提高水泵的运行性能，减少泥沙淤积，提高泵站运行的可靠性和经济性，降低成本，提高效益。附图说明图1是本专利技术的侧向进流泵站平面布置图，图2是本专利技术的T”字型导流墩位置示意图，图3是本专利技术的“T”字型导流墩形状示意图，图4是本专利技术的前池流态模型试验总体布置示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术。应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。本侧向进流泵站模型试验整流方法，包括以下操作步骤：步骤1：侧向进流泵站前池整流方案设置。“T”字型导流墩，“T”型导流墩墩顶高程等于最低水位。边长10cm(2.5m)。导流墩各边角度均为倒圆角。步骤2：按照设置方案构建物理模型。前池流态模型的范围包括引河、前池、进水池及进水管(含喇叭管)。模型河道的上游边界取在进水池前6.5倍最大水面宽度处，模型河道的下游边界取在进水池后1.5倍最大水面宽度处。整个模型采用PVC塑料板制作，制作完成后的模型装置全景见图4。试验时，模型装置由供水泵供水，各泵流量分别由装各自管路中的4台电磁流量计测量、并由4台闸阀分别调节，以保证各泵流量相同。模型按照几何相似制作，并考虑糙率相似。步骤3：按照设置方案构建数学模型并计算。运用RNGk-ε模型进行数学模型构建：RNGk-ε模型考虑了平均流动中的旋转及旋流情况，它能够处理稿应变率及流线弯曲程度大的流动。其k方程和ε方程如下：式中，常数取值为αk＝αε＝1.39，C1ε＝1.42；C2ε＝1.68，η0＝4.377，β＝0.012。步骤4：物理模型计算结果与数学模型计算结果对比分析。原型计算结果：该方案前池内不加任何整流措施，设计水位下，由于丁字河口来流侧向进水，位于左下侧和右上侧均出现大范围的漩涡，两个漩涡由面层到底层逐渐减小，漩涡区域的流速近乎为0，长时间的运行之后会在此形成淤积，从而影响泵站的安全和稳定运行。“T”字型导流墩计算结果：水流分流进入左侧的比重更大，从而消除左侧大漩涡更加有效，同时左侧漩涡边缘处分离出小漩涡，此外，还调整了背水侧的导流墩，目的是减弱水流分流之后在背水侧形成的水涡；同时延长了导流墩与进水口的距离，使得墩后的漩涡对于进水口流态的影响降低。步骤5：综合分析各方案计算结果，得出最优侧向泵站前池整治方案。此泵站引河为“T”字型侧向进水，在未加任何工程措施的情况下，站前横向流速较大，引河内面层和底层均存在大面积的回旋流动，容易造成引河内的泥沙淤积，这将恶化进水流态，从而影响泵站安全经济运行。为了优化前池流态，本文在泵站前池内设置“T”字型导流墩。通过模型试验模拟这种优化措施加上无措施工况分别在设计水位下的面层与底层流态。综合各方案的面层、底层流态中漩涡的位置、范围、个数的变化，并考虑整流措施的稳定性，“T”字型导流墩作为侧向进流泵站流态整治措施。本专利技术方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上述依据本专利技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项专利技术技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项专利技术的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种侧向进流泵站模型试验整流方法，其特征在于包括以下操作步骤：步骤1：设置侧向进流泵站前池整治措施在侧向进流泵站前池中设置“T”字型导流墩，“T”型导流墩墩顶高程等于最低水位，导流墩各边角度均为倒圆角；步骤2：按照设置方案构建物理模型物理模型即是前池流态模型，前池流态模型的范围包括引河、前池、进水池及进水管，进水管包括喇叭管，模型河道的上游边界取在进水池前6.5倍最大水面宽度处，模型河道的下游边界取在进水池后1.5倍最大水面宽度处，试验时，模型装置由供水泵供水，各泵流量分别由装各自管路中的4台电磁流量计测量、并由4台闸阀分别调节，以保证各泵流量相同；步骤3：按照设置方案构建数学模型并计算运用RNG k‑ε模型进行前池流态模型构建：RNG k‑ε模型考虑了平均流动中的旋转及旋流情况，它能够处理稿应变率及流线弯曲程度大的流动，其k方程和ε方程如下：

【技术特征摘要】
1.一种侧向进流泵站模型试验整流方法，其特征在于包括以下操作步骤：步骤1：设置侧向进流泵站前池整治措施在侧向进流泵站前池中设置“T”字型导流墩，“T”型导流墩墩顶高程等于最低水位，导流墩各边角度均为倒圆角；步骤2：按照设置方案构建物理模型物理模型即是前池流态模型，前池流态模型的范围包括引河、前池、进水池及进水管，进水管包括喇叭管，模型河道的上游边界取在进水池前6.5倍最大水面宽度处，模型河道的下游边界取在进水池后1.5倍最大水面宽度处，试验时，模型装置由供水泵供水，各泵流量分别由装各自管路中的4台电磁流量计测量、并由4台闸阀分别调节，以保证各泵流量相同；步骤3：按照设置方案构建数学模型并计算运用RNGk-ε模型进行前池流态模型构建：RNGk-ε模型考虑了平均流动中的旋转及旋流情况，它能够处理稿应变率及流线弯曲程度大的流动，其k方程和ε方程如下：式中，η＝(2EijEij)1/2k/ε；常数取值为αk＝αε＝1.39，C1ε＝1.42；C2ε＝1.68，η0＝4.377，β＝0.012；步骤4：物理模型计算结果与数学模型计算结果对比分析前池原型计算结果：该方案前池内不加任何整流措施，设计水位下，由于丁字河口来流侧向进水，前池内出现大...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋为威，逄勇，宋达昊，傅星乾，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32