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泵站进水流道是泵站供水系统的重要组成部分,流道设计是否合理,涉及到水泵运行的安全、经济问题,合理的流道结构设计,对于提高水泵运行效率,延长水泵使用寿命,以及节约工程造价具有重大作用。
进水流道在正向进水或侧向进水方式下,都容易在前池中发生偏流、脱壁回流、旋涡等不良水流现象,进而影响到吸水室内水流流态。
本文结合印度APL电站循环水泵房进水流道设计,依据重力相似准则,按照1:10的相似比尺设计了泵站进水流道水工模型,并开展了试验研究工作,试验结果表明设计方案流道水流在扩散段内未能充分扩散,导致吸水室进流条件较差,不满足规范要求。针对流道内存在的偏流、旋涡等不良水流现象,提出了增加底坎和横梁等整流设施的优化方案,试验结果表明优化方案流道流态得以显著改善,符合规范要求。
为与试验结果进行对比验证,本文建立了基于RNGκ-ε紊流模式的进水流道三维水流模型,采用基于混合网格的有限体积法离散求解三维水流控制方程。利用已有试验资料对所建立的模型进行了验证计算,结果表明该模型具有良好的模拟能力,可以满足泵站流道水流模拟计算要求。利用该计算模型对APL工程模型试验中的设计方案和优化方案进行数值模拟,分析了设计方案下导致前池内不良水流现象的原因,以及优化方案下底坎和横梁共同作用时的整流效果,对计算流场的可视化直观展现了流道内水流运动规律。与试验资料对比结果表明,RNGκ-ε紊流模型在泵站进水流道水力模拟方面表现出了良好的适应性;数学模型能较好地模拟流道内三维复杂流态,准确地预测水流运动现象,可与水工模型试验起到相辅相成的作用。