[发明专利]一种侧向进流泵站模型试验整流方法

说明书

本发明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，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。

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明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α_k＝α_ε＝1.39，C_1ε＝1.42；C_2ε＝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