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泵站前池是泵站的一个重要的组成部分,良好的进水条件可以使水泵装置达到良好的运行状态,获得较高的效率。而在某些情况之下,可能造成水流进入前池后产生偏斜、脱壁、回流、漩涡等不良水流流态,进而严重影响进水池内的流态,造成机组运行效率偏低,能耗加大,泵的气蚀、机组的振动,直接影响到泵站安全、高效运行。同时回流还会引起前池内的局部淤积,而泥沙淤积又会进一步加剧不良流态的发展。因此,研究泵站前池的流态改善措施,对于提高水泵的效率,降低泥沙淤积,以至于对泵站的运行管理,提高经济效益都具有重要的意义。
随着流体动力学数值求解技术和计算机硬件技术的发展,泵站前池三维湍流场的研究将是泵站工程领域的重要方向之一。本文以上海青草沙泵闸枢纽取水泵站工程为例,采用AUTOCAD2004和GAMBIT软件来完成前池和流道的三维实体造型,使用GAMBIT软件对前池斜坡段进行非结构化网格的剖分,采用局部加密技术对实体进行了较高精度和较高质量的网格剖分。然后通过建构基时均N-S方程及湍流模型的泵站前池流场的三维定常不可压湍流模型,以流体计算软件FLUENT为计算平台,用CFD技术对该三维模型进行数值模拟,通过计算结果的分析比较,预测出前池的水流运动规律,为提出合理的整流措施提供设计依据。其次,以数值模拟数据为依据,提出相应的改进方案且对改进方案进行数值模拟,观察改进效果。最后,以模型试验数据作比较,验证数值模拟计算的合理性与科学性。