城市排水泵站进水水力特性研究

论文题目: 城市排水泵站进水水力特性研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 水利水电工程

作者: 徐辉

导师: 索丽生

关键词: 城市排水泵站,进水水力特性,前池流态,整流技术,导流板,导流墩,数值模拟,物理试验

文献来源: 河海大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文针对城市排水泵站前池扩散角大、有压管涵进水的特点,系统深入地对正向进水、机组与结构对称布置的大中型城市排水泵站进水水力特性进行了全面系统的研究,主要研究内容如下: 1、泵站进水系统水力特性与水泵运行条件密切相关,在阐述国内外在泵站进水水力特性方面研究进展的基础上,指出城市排水泵站有别于其它用途泵站,在整流的同时需要兼顾防淤、减淤,提出了导流板整流技术措施; 2、针对前池流场是具有强紊动的自由表面流动的特点,应用VOF方法,采用Realizable κ-ε的紊流数学模型,对两个工况前池流场的数值模拟结果与对应的物理试验结果的比较验证,说明本文采用的数学模型是合适的; 3、应用水动力学、物理试验和数值模拟,分析了城市排水泵站前池流场的特点:顶冲回流、主流居中,并分析了前池不良流态对水泵运行的影响与危害; 4、通过CFD模拟和定性分析,来拟定导流板整流技术物理试验方案。在物理试验基础上,详细分析导流板设置位置、倾斜角度与板下缘悬空高度对整流效果的影响,给出了能够合理优化的整流技术导流板布置方案。

论文目录:

第一章绪论

1．1 城市排水泵站的特点

1．2 泵站进水水力特性与整流技术研究进展

1．2．1 水动力学理论分析

1．2．2 水力模型试验

1．2．3 数值模拟

1．2．4 泵喇叭管吸水开敞式进水池水力特性与整流技术研究

1．2．5 进水流道进水泵站前池水力特性研究

1．2．6 侧向引水前池水力特性与整流技术研究

1．2．7 排灌泵站正向引水前池水力特性与整流技术研究

1．2．8 给水沉井泵站进水水力特性与整流技术研究

1．2．9 城市排水泵站泥沙淤积特性与排沙措施研究

1．3 本文主要研究内容

第二章前池水力特性的CFD模拟及验证

2．1 泵站前池CFD研究现状

2．2 数学模型和计算方法

2．2．1 基本方程和湍流模式

2．2．2 边壁处理

2．2．3 水气两相流 VOF方程

2．2．4 数值格式和边界条件

2．3 模拟结果与试验结果对比验证

2．3．1 无整流措施工况计算结果与试验结果对比

2．3．2 导流板工况计算结果与试验结果对比

2．4 小结

第三章无整流措施条件下的前池水力特性研究

3．1 前池水力特性的理论分析

3．1．1 前池回流特点

3．1．2 前池水流主流居中特征分析

3．1．3 前池不良流态危害分析

3．2 物理试验装置与试验工况及断面流速测点布置

3．2．1 物理试验装置

3．2．2 试验工况与断面流速测点布置

3．3 前池水力特性的物理试验与数模分析

3．3．1 工况W1下前池水力特性

3．3．2 工况W2下前池水力特胜

3．3．3 工况W3下前池水力特性

3．3．4 工况W4下前池水力特性

3．3．5 工况W5下前池水力特性

3．4 前池水力特性分析

3．5 小结

第四章前池导流板整流技术研究

4．1 物理试验工况的拟定

4．2 导流板设置位置的比较分析试验

4．2．1 设置位置试验结果

4．2．2 设置位置试验结果分析比较

4．2．3 设置位置试验结论

4．3 导流板板下缘悬空高度的比较分析试验

4．3．1 板下缘悬空高度试验结果

4．3．2 板下缘悬空高度试验结果分析比较

4．3．3 板下缘悬空高度试验结论

4．4 导流板倾斜角度的比较分析试验

4．4．1 导流板倾斜角度试验结果

4．4．2 导流板倾斜角度试验结果分析比较

4．4．3 导流板倾斜角度试验结论

4．5 导流板整流措施前池在不同水位(流量)条件下的水力特性

4．5．1 试验工况B9下前池水力特性

4．5．2 试验工况B10下前池水力特性

4．5．3 试验工况B11下前池水力特性

4．5．4 试验工况B12下前池水力特性

4．5．5 试验工况B13下前池水力特性

4．6 导流板结合导流墩整流下的前池水力特性试验

4．7 试验成果分析

4．8 小结

第五章结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

附录A

致谢

发布时间: 2006-01-16

城市排水泵站进水水力特性研究

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