收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

低扬程大型泵站装置特性研究

陈松山  
【摘要】: 本文研究以南水北调东线工程、城市防洪重点工程建设和大型泵站更新技术改造为背景。以低扬程大型泵站为研究对象,运用三维湍流数值模拟和实验研究相结合的方法,系统地研究了泵站工程过流构筑物中新型进水流道、出水流道内流场特性及水力特性,对比测试分析了常见流道的水力特性,提出了泵站新型进、出水流道型线参数确定的原则和方法。从理论上推演分析建立了泵装置动力特性预测数学模型;系统地研究了泵装置起动、停泵过渡过程,建立了完整的起动动态特性数学模型,提出了停泵动态特性计算方法。 1.基于三维紊流数值模拟,以大型计算流体力学软件Fluent为平台,采用时均N-S方程(RANS)和κ-ε流模型,运用SIMPLEC算法,数值模拟了钟形、竖井贯流和簸箕形进水流道的内流场。以流道出口速度均匀度、速度加权平均角、水力损失大小为评价目标函数,研究了钟形进水流道不同喇叭口悬空高度的内流场特征和水力损失特性,提出了喇叭口悬空高度的合理取值范围。构建了钟形进水流道模型试验装置系统,利用五孔探针测试了不同喇叭口悬空高度时流道出口断面的流速分布,并与数值计算结果进行了比较分析,得出了带泵的流道出口速度分布规律。数值计算揭示了竖井贯流、簸箕进水流道内流场特征、特征断面的流速及水力损失规律,并对竖井贯流泵装置特性、簸箕形进水流道水力特性进行了试验研究,提出了竖井贯流、簸箕形进水流道的优化特征型线及控制尺寸。 2.运用三维湍流数值模拟的方法,对近年来应用于特低扬程大型泵站中的一种新型出水流道—箱涵式出水流道内流场特征及水力特性进行分析研究。研究中,针对喇叭出口设导水锥和不设导水锥,分别设计了不同喇叭口悬空高度、不同喇叭管型线、不同后壁距、不同后壁型线以及无扩散喇叭管等方案,数值模拟各方案流道内流场,预测旋涡发生位置和形态,得出了流道纵向剖面、喇叭口及出水柱状面上速度分布规律,预测并分析流道水力损失规律。构建模型试验装置系统,制作物理模型,对各数值计算方案进行系列试验研究,测得各方案流道的水力损失,观测了流道内水流流态,研究得出了流道水力损失随流道几何特征参数变化规律。根据数值计算和试验研究的结果,提出了新型箱涵式出水流道优化设计方法。对常见的虹吸式、直管式和钟形出水流道,设计并制作物理模型,测试并比较其水力损失。 3.从流体力学基本原理出发,运用相似理论中的方程分析法,系统地分析泵装置动力特性、汽蚀特性、飞逸特性的相似模拟方法,阐述了相似准则之间的关系、参数换算比尺。从理论上分析和表达了水泵机械效率、水力效率、容积效率、水泵效率及泵装置效率。根据模型泵(或泵装置)试验数据,利用最小二乘法拟合及牛顿迭代法计算泵效率(或泵装置效率)表达式中拟合系数,将模型水泵各工况点效率分解为水力效率、容积效率和机械效率,实现了各部分效率按各自公式换算,提出了水力效率、容积效率、机械效率、管道效率、泵及泵装置效率换算的新方法,建立了低扬程大型泵站动力特性预测数学模型。 4.在分析低扬程泵装置机组暂态电气特性、动力特性和管道中空气动力学特性基础上,结合水泵相似率,从理论上系统地研究了拍门断流直管式出流泵装置起动动态特性、虹吸式出水流道泵装置起动动态特性以及快速闸门断流直管式出流泵装置起动动态特性,并分别建立了相应的起动过渡过程数学模型。 5.基于刚性水锤理论,分析和表达了低扬程大型泵装置水力特性和机组动力学特性,并运用最小二乘曲面拟合方法仿真模拟了水泵全性能曲线。为合理地在停泵动态特性计算中引入全特性曲线稳态参数,研究中,提出将水泵瞬态扬程分解为稳态扬程和惯性水头扬程,与之相应水阻力力矩、推力轴承摩擦力矩也分解为稳态力矩和惯性水头引起附加力矩,方程中稳态参数,即可用基于曲面拟合的全特性曲线方程代入,从而建立贯流泵站事故停泵、液压快速闸门断流停泵动态特性计算有限差分非线性方程组,并给出了计算方法、步骤和计算实例。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李彦军;颜红勤;严登丰;袁寿其;;非对称入流工况下钟形进水流道数值模拟试验研究[J];中国农村水利水电;2008年02期
2 成立;刘超;van ESCH B P M;周济人;金燕;;泵站开敞式进水池流动特性数值模拟[J];扬州大学学报(自然科学版);2009年02期
3 何钟宁;陈松山;周正富;潘光星;严登丰;;泵站箱涵式出水流道三维湍流数值模拟[J];扬州大学学报(自然科学版);2007年03期
4 陈松山;何钟宁;周正富;潘光星;严登丰;;泵站新型箱涵式出水流道三维湍流数值模拟研究[J];灌溉排水学报;2007年05期
5 刘振宇;苏永康;程惠尔;;一次表面回热器动态特性的数值模拟与实验研究[J];热能动力工程;2009年06期
6 杨帆;罗祝北;汤方平;周济人;;大型低扬程泵站钟形进水流道水力特性研究[J];中国农村水利水电;2011年02期
7 黄良勇;李彦军;严登丰;袁寿其;;低扬程泵装置停泵过渡过程分析[J];农业机械学报;2006年04期
8 狄彦强,王清勤,赵力;传染性隔离病房气流组织试验研究与数值模拟[J];中国建设信息供热制冷;2005年09期
9 陈松山;周正富;屈磊飞;杨国平;严登丰;;泵站箱涵式出水流道三维湍流数值分析[J];江苏大学学报(自然科学版);2005年06期
10 吴峰;王秋旺;王令;王刚;黄军;黄彦平;;脉动流通道内带纵向涡发生器动态特性研究[J];核动力工程;2007年01期
11 王松岭;王震;;离心泵在事故停泵过程中的动态特性研究[J];电力科学与工程;2007年03期
12 高传昌;宁锋;王玉川;秦海霞;;脉冲流体射流泵喉管长度的研究[J];南水北调与水利科技;2007年05期
13 陆小明;张世鹰;葛蕴珊;吴思进;;生物柴油发动机燃烧与排放数值模拟及试验研究[J];内燃机;2008年06期
14 王冠军;袁丹青;刘吉春;蒋权英;白滨;;叶片形状对旋涡泵性能的影响[J];轻工机械;2009年02期
15 陈松山;何钟宁;周正富;潘光星;严登丰;;低扬程大型泵站停泵动态特性计算[J];水力发电学报;2007年05期
16 ;2009年《热能动力工程》索引[J];热能动力工程;2009年06期
17 杨仁树;佟强;杨国梁;;聚能管装药预裂爆破模拟试验研究[J];中国矿业大学学报;2010年05期
18 郭加宏,陈红勋;泵站水泵进水池内防涡装置有效性的数值验证[J];工程热物理学报;2005年S1期
19 黄列群;吴大转;王乐勤;倪建军;;螺旋式纸浆离心泵的研究进展[J];机电工程;2006年12期
20 曹伟;魏英杰;王聪;邹振祝;黄文虎;;超空泡技术现状、问题与应用[J];力学进展;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈松山;葛强;严登丰;周正富;屈磊飞;;大型泵站竖井进水流道数值模拟与泵装置特性试验研究[A];2009全国大型泵站更新改造研讨暨新技术、新产品交流大会论文集[C];2009年
2 陈轶光;郭宪民;王成生;;结霜工况下空气源热泵动态特性的数值模拟与实验研究(Ⅰ)数值模拟[A];中国制冷学会2005年制冷空调学术年会论文集[C];2005年
3 吴峰;曾敏;李丹琳;王秋旺;;弓形折流板换热器动态特性试验研究[A];2006年石油和化工行业节能技术研讨会会议论文集[C];2006年
4 王明洋;钱七虎;尹放林;;弹体对岩体侵彻深度研究[A];第五届全国岩石动力学学术会议文集[C];1996年
5 朱彦聪;郑津洋;卢玉斌;林秀锋;李翔;董华章;陈德福;;钢丝缠绕增强塑料复合管外压失稳数值模拟与试验研究[A];第三届全国管道技术学术会议压力管道技术研究进展精选集[C];2006年
6 鄢炳火;李勇全;于雷;;摇摆条件下非能动余热排出系统的实验研究[A];第五届北京核学会核技术应用学术交流会论文集[C];2008年
7 石景;张其林;董震;;铝合金屋面板承载力的数值模拟及试验研究[A];首届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2006年
8 陈松山;周正富;屈磊飞;何仲宁;葛强;严登丰;;低扬程泵站箱涵式出水流道水力特性研究[A];2009全国大型泵站更新改造研讨暨新技术、新产品交流大会论文集[C];2009年
9 陈宗娜;伍超;王飞;;进水口前立轴旋涡的试验研究与数值模拟[A];第二十届全国水动力学研讨会文集[C];2007年
10 ;附录4水力发电学报[A];水力学与水利信息学进展 2009[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈松山;低扬程大型泵站装置特性研究[D];江苏大学;2007年
2 杨中华;负浮力射流特性的研究[D];武汉大学;2004年
3 常见虎;燃气舵气—固两相绕流数值模拟及试验研究[D];南京理工大学;2008年
4 孙喜新;济阳坳陷馆陶组构造特征及成藏模式研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2005年
5 严春吉;液体射流分裂雾化机理及内燃机缸内工作过程的模拟[D];大连海事大学;2005年
6 刘晓婷;仿冲击振动压实机理的试验研究[D];长安大学;2005年
7 何志伟;复合期权与路径相关期权定价理论模型、数值模拟及应用研究[D];华中科技大学;2005年
8 郭永红;超细粉再燃低NO_x燃烧技术的数值模拟与实验研究[D];华北电力大学(北京);2006年
9 胡国权;淮河试验时期的能量与水份循环研究[D];中国气象科学研究院;2001年
10 吴一红;管阵流体弹性不稳定性研究及流体诱发振动数值模拟[D];清华大学;1991年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 步佼哲;顶燃式热风炉用燃烧器的试验研究与数值模拟[D];辽宁科技大学;2008年
2 周涛;某型气囊展开过程数值模拟及试验研究[D];南京航空航天大学;2008年
3 徐岩;铜包铝线铸造—挤压成形新工艺研究[D];燕山大学;2009年
4 郭景洲;200MW机组给粉均匀性试验研究及改造[D];华北电力大学(河北);2005年
5 周全;汽车超高强度硼钢板热成形工艺研究[D];同济大学;2007年
6 孙戈;低浓度煤层气燃烧器数值模拟及试验[D];重庆大学;2009年
7 马丁;新型蓄热式(HTAC)辐射管加热装置的开发和优化[D];重庆大学;2007年
8 雷泳;离心通风机蜗壳内流动特征及节能降噪研究[D];华北电力大学(河北);2006年
9 乌骏;射流泵内部流场数值模拟与优化设计[D];江苏大学;2007年
10 谢世勇;动静组合载荷作用下岩石破碎数值模拟及试验研究[D];湖南科技大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杨捷 实习生 张玲玲 通讯员 胡军;两大雨水工程“改道”[N];长江日报;2007年
2 杨雪梅;加紧建设“国家知识泵站”[N];人民日报;2007年
3 本报记者 苏冠群;碧水丹心润老区[N];中国水利报;2010年
4 本报记者 顾巍钟;城市如何免遭淹水之痛[N];新华日报;2009年
5 通讯员 徐仕泉;积极跟进泵站建设有效解决内涝难题[N];深圳特区报;2009年
6 记者 凌须斌通讯员 肖海娟 卓玛;花格管道野外泵站进行防震演练[N];中国石油报;2008年
7 郝彦鹏;我省迅速掀起“一抗双保”新高潮[N];河北日报;2008年
8 朱品昌朱韶光;泵站小屋端掉假饮料窝点[N];江苏经济报;2008年
9 唐平 记者 贾红路;大泵站更新改造全面展开[N];黑龙江日报;2009年
10 记者 周应涛;把握抗旱主动权 打好抗旱持久战[N];孝感日报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978