白屈港泵站进水流态分析及改善措施研究

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前池作为引渠与进水流道(进水池)的衔接段,其作用是调整从引渠流入的水流,将水流平顺均匀地输送给进水流道,为水泵提高较好的吸水条件。当前池设计不合理时,池内会存在大尺度的恶性回流区,给进水流道提供较差的来流条件。江阴市白屈港泵站为闸站结合式双向流道泵站,当泵站运行时,靠近节制闸处存在大面积的回流区,严重影响机组的效率。本文通过三维数值数值模拟方法,开展了江阴市白屈港泵站进水流态及其改善措施研究,研究成果对于提高泵站稳定性有重要意义。(1)研究了无整流措施时白屈港泵站设计运行水位和最高运行水位下的进水流态。研究表明,前池隔墩附近存在大尺度的回流区,该回流从面层发展到底层,严重影响前池出口断面的流态,进水流道的进水条件较差。进水流道顶层存在大面积的附顶涡,导致水泵进口条件恶劣。(2)基于正交试验法,模拟了流态改善措施——开孔导流墩的几何参数对泵站前池流态的影响。研究表明,开孔导流墩可明显消除隔墩附近的大尺度回流区,提高池内流速均匀度。(3)研究分析了设计运行水位下组合导流墩措施对泵站进水流态的改善效果。通过延长进水流道之间的直隔墩,缩小了流道表层存在的附顶涡,并平顺流入进水流道的流态;通过进水流道加设中隔墩,破坏了进水流道进水侧存在的表层旋涡以及死水区存在的回流区;通过进水流道进口前加设弧形导流墩,并将流道间的直隔墩优化为弧形导流墩,可因势利导地平顺了池内水流,消除了直隔墩附近及流道顶层的旋涡,提高流速分布均匀度。上述组合式导流墩的设置改善了泵站进水流道内的流态,消除流道内漩涡等不良流态,提高了流道进水流速分布均匀性。(4)研究分析了最高运行水位下“开孔导流墩+组合式导流墩”联合措施对泵站前池及进水流道流态的影响。研究表明,在增设联合措施后,泵站前池出口侧及进水流道内的不良流态基本消失,水流平顺。前池出口断面流速均匀度相比原方案最大提高了 37.20%,速度加权平均角最大提高了 12.04°。进水流道出口前断面流速均匀度最大提高了 35.61%,速度加权平均角提高了1.53°。
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