多泥沙河流泵站前池泥沙淤积特性分析及防淤措施研究

论文摘要

对于多泥沙河流地区泵站来说,泥沙淤积对其前池的影响不容忽视。泵站前池联接引水渠与进水池,使引水渠中的水流均匀平顺地扩散到进水池,使泵站机组进水口处有良好的流态。泥沙淤积改变了前池的水力条件,导致水泵装置效率的下降,甚至在进水池中产生旋涡使水泵进气,引起汽蚀、振动,影响泵站的正常运行,危及水泵的运行安全。前池的清淤通常费用较大,而且清淤后很快又形成新的淤积。本文以宁夏固海扩灌六泵站为原型,采用模型试验结合数值模拟的方法研究多泥沙河流上泵站前池防淤积措施的效果。本论文主要内容包括：1、根据水流运动相似和悬沙运动相似理论,确定模型比尺；再设计出物理模型,选择试验用模型沙；2、对模型前池进行分格处理,备用泵机组不进行各工况下的开机运行；3、根据前期试验总结压水板和导流墩的整流效果较好,因此选用450的压水板和导流墩作为防淤积措施；4、对模型进行浑水试验,测量不同工况下各控制断面的淤积厚度,对比增加整流措施前后前池内的泥沙淤积情况,考察整流措施的效果；5、采用Standard k-ε紊流模型及分散相多相流紊流模型,利用Fluent内嵌多相流模型模拟前池内单相和多相的流动,分析前池内水流流态对泥沙淤积的影响,通过数值模拟的结果验证所选用整流措施的防淤效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 符号说明
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究的意义
• 1.2 国内外关于泵站前池的研究
• 1.2.1 模型试验
• 1.2.2 数值模拟
• 1.3 论文主要研究内容
• 1.3.1 数学模型和计算方法的选择
• 1.3.2 物理模型及实验方法
• 第二章 模型试验及理论
• 2.1 试验装置
• 2.2 试验器材及方法
• 2.2.1 试验器材
• 2.2.2 试验方法及过程
• 2.3 模型试验的原理
• 2.3.1 模型相似性
• 2.3.2 模型比尺的计算
• 2.4 模型沙的选择
• 2.5 含沙水流的判断
• 2.6 整流措施的选取
• 2.7 试验工况
• 2.8 本章小结
• 第三章 模型试验结果及分析
• 3.1 流速分布
• 3.1.1 清水工况一的流态
• 3.1.2 工况一下的断面流速分布
• 3.1.3 加整流措施清水工况下前池内流态
• 3.1.4 加整流措施清水工况下进口断面流速分布
• 3.2 泥沙淤积分布
• 第四章 数值模拟理论
• 4.1 控制方程
• 4.1.1 基本方程
• 4.1.2 紊流模型
• 4.2 多相流基本模型
• 4.2.1 VOF模型
• 4.2.2 Mixture模型
• 4.2.3 Eulerian模型
• 4.3 紊流模型的选择
• 4.4 边界条件处理
• 4.4.1 进口边界条件
• 4.4.2 出口边界条件
• 4.4.3 自由表面
• 4.4.4 边界条件
• 4.5 网格划分
• 4.6 计算流场的离散化
• 4.7 流场数值计算
• 第五章 数值模拟结果分析与比较
• 5.1 数值模拟主要参数设置
• 5.2 清水工况下前池的单相流模拟结果
• 5.2.1 无整流措施
• 5.2.2 有整流措施
• 5.3 浑水工况下前池的多相流模拟结果与分析比较
• 5.3.1 无整流措施工况
• 5.3.2 有整流措施工况
• 第六章 结论与展望
• 6.1 课题意义
• 6.2 研究结论
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢