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双吸水管串联布置进水池水力特性研究

何耘  
【摘要】:在火/核电厂的水泵房中,如两台水泵自同一进水池取水,且两泵吸水管循来流方向前后串联布置,顾虑到前管对后管的不利影响,鲜见采用。但这种布置,可给水泵房的规划设计提供更大的优化空间。本项研究便是以双管串联布置为对象,研究的主要目的是进一步了解吸水管近区复杂的水流特征,提出这种布置的可行性和应用条件。 研究取用了系统试验和数值模拟两种手段。前者是研究的主体,在一4.5m×0.32m×0.6m水槽中进行。采用粒子图像测速系统(PIV)对取水水域进行多方位、多断面的流速场量测,详尽分析不同管距对取水水力性能的影响。后者采用RNG k-ε紊流模型封闭雷诺时均流动方程,并结合VOF法确定自由水面,计算与试验相同工况的复杂三维流动。两者在整体上有着较好相互检验,并得出同一的结论。研究成果可概况为以下几个方面: 1.吸水口临界淹没深度及周围流场特点 观测和分析了吸水口周围可能出现的各类旋涡及其现象和发生成因,提出单管及双管间距4D(D为吸水管直径)情况下发生表面吸气涡和挟气水内涡的吸水口临界淹没深度(h/D)_(cr)估算公式,分析得出(h/D)_(cr)随着管间距(L/D)缩短而增大的结论; 吸水管串联布置时,吸水口周围流场具有复杂的强三维紊动特征。上游吸水管管后有明显的尾涡运动,左右两侧的旋涡尺度和强度随时间不断变化,没有明显规律;随着吸水管间距的缩短,水面紊动加强,流态更为紊乱。 2.吸水管周围的流速场及涡量场 管间距无穷远(即单管)时,来流平顺、流速分布均匀;当管间距有限远(4D、3D、2D)时,水流紊动强烈,各处流速、涡量随时间变化明显,流场中分布有明显的集中涡; 随着管间距的缩短,流场中出现的表面涡和水内涡的强度随之增强;当间距缩短为2D时,涡量增幅显著加大,时均流场亦出现流速不均和旋涡现象,吸水口入流恶劣。


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